Biología Archive

Investigadores descubren un nuevo tipo de células fotosensibles en el ojo

Se trata de las células horizontales que expresan el fotopigmento melanopsina x

CONICET/DICYT La luz es fuente de vida y de energía que sirve a los seres vivos para crecer, desarrollarse y también controlar sus ritmos y ciclos vitales. Las encargadas de que los organismos puedan recibirla son unas proteínas específicas conocidas como fotopigmentos u opsinas, que en los animales se concentran en algunas células de los ojos.

En particular, en la retina de vertebrados, existen tres tipos de células fotorreceptoras, es decir, que responden a la luz. Por un lado están los conos y bastones, responsables de las funciones visuales, es decir de la formación de imágenes. Por el otro se encuentran las células ganglionares que tienen a su cargo funciones reflejas y subconscientes, como por ejemplo el reflejo pupilar o la sincronización de ritmos biológicos. En el medio, las células horizontales revisten una diversidad y complejidad que aún no ha sido desentrañada.

Entre éstas últimas, el grupo dirigido por Mario Guido, investigador principal del CONICET en el Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (CIQUIBIC, CONICET-UNC) encontró un nuevo tipo de células fotosensibles: las células horizontales que expresan el fotopigmento melanopsina x. Dicha investigación fue publicada recientemente en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Estructuras y funciones de las células de los ojos/Conicet

Estructuras y funciones de las células de los ojos/Conicet

El equipo que encabeza Guido logró aislar este tipo de células para estudiarlas y así determinar que son intrínsecamente fotosensibles, es decir que pueden percibir la luz por sí mismas, al igual que conos, bastones y células ganglionales. También pudieron identificar que esto se debe a que expresan la proteína melanopsina x y que el cromóforo – molécula fotosensible que permite que los fotopigmentos se expresen- es un derivado de la vitamina A.

Finalmente pudieron describir la cascada de señalización que tiene lugar para informarle al resto de las células sobre la llegada de la luz, similar a la de la que está presente en los fotoreceptores de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) o en las células ganglionares de la retina de los vertebrados, incluyendo a los mamíferos y, entre ellos, humanos.

“Estas interneuronas podrían tener un rol dual. Por un lado regularían funciones no visuales junto a las células ganglionares, y por otro participarían en la interacción con conos y bastones, a fin de modular los procesos visuales: contrastes, adaptación a la luz, discriminación de grises y colores, entre otros”, explica Guido.

“Nosotros identificamos las células horizontales que expresan este fotopigmento – melanopsina x -y nos resultó interesante porque se conectan con las células visuales clásicas que son los conos y los bastones”, agrega. Allí pudieron separarlas, cultivarlas y estudiarlas sin la contaminación de otras células para determinar que son intrínsecamente fotosensibles, o sea, que responden a la luz por sí mismas.

“Luego identificamos que la melanopsina es la responsable de que la célula responda a la luz. Para poder determinarlo, realizamos experimentos impidiendo a través de ingeniería genética que la melanopsina se exprese, y constatamos que la célula ya no era fotosensible”, describe el investigador.

En tercer lugar, el grupo comprobó que el cromóforo que permite que ese fotopigmento se exprese es una molécula fotosensible derivada de la vitamina A, llamada retinal, que cuando hay luz cambia de conformación y genera una cascada de señales. “Entonces empezamos a estudiar la cascada, es decir cómo se propaga la información de la luz hacia las células vecinas y concluimos que es similar a la de la melanopsina, presente en las células ganglionares, y similar a la de los fotorreceptores de la drosófila. Las células horizontales fotosensibles, en particular, liberan un neurotransmisor llamado GABA sobre las células vecinas”, explica el investigador.

Cada fotopigmento responde a una longitud de onda distinta dentro del espectro de luz visible –es decir a un color determinado, que va desde el violeta al rojo, pasando por el azul y el verde – y a distintas intensidades.

Así se sabe que, por ejemplo, los pollos tienen fotopigmentos para percibir los cuatro colores mientras que los humanos poseen tres – el violeta/UV no puede ser captado por las células que conforman la retina de los mamíferos por no tener el fotopigmento específico-. Esto explica, entre otras cosas, porqué las aves tienen una capacidad visual mucho mayor, gracias a un sistema muy complejo y desarrollado que les permite, por ejemplo, distinguir una posible presa desde una gran altura para cazar en pleno vuelo.

De esta manera, aunque a pasos pequeños, se va desentramando la compleja anatomía y funcionamiento del principal órgano encargado de una función tan maravillosa como la visión y que, además, tiene un impacto directo en el correcto desarrollo de cualquier organismo, y al cual le compete también la capacidad de detectar luz para regular una variedad importante de otras funciones.

Descubren cómo se controla la propagación del parásito de la enfermedad del sueño

Investigadores del Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra (CSIC), de Granada, han identificado la proteína responsable de los mecanismos de adaptación del parásito Tripanosoma brucei, causante de la enfermedad del sueño, en un mamífero o insecto infectado por éste. Según los expertos, conocer este proceso ayuda a entender la biología de estos organismos causantes de esta enfermedad infecciosa y así encontrar posibles fármacos que resulten más eficaces para luchar contra ella.

La proteína denominada quinasa AMPKa1 es la responsable de regular los estados de proliferación y quietud de la célula del parásito Tripanosoma brucei. La quietud o estado quiescente hace referencia a la forma que adquiere el parásito cuando está latente pero no se multiplica en el hospedador al que infecta, ya que si lo hiciera mataría a éste antes de transmitirse al siguiente hospedador. Por el contrario, el estado proliferativo hace referencia a la multiplicación que sufre la célula del parásito para invadir al organismo que contagia.

El Trypanosoma brucei es el agente causante de la enfermedad del sueño o tripanosomiasis humana africana, también conocida como enfermedad del sueño. Ésta es una patología parasitaria dependiente de un vector o insecto capaz de transmitir el parásito, en este caso la mosca tse tse, para su contagio. La enfermedad se transmite al humano por picaduras de este insecto infectado al alimentarse de humanos o animales que están infectados por el parásito.

Como explica a la Fundación Descubre el investigador Miguel Navarro, del Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra (CSIC), cuando la mosca tse-tsé, el insecto que transmite esta enfermedad, pica al mamífero introduciendo el parásito Tripanosoma brucei, las células del parásito se multiplican e invaden al animal infectado. Una vez que el parásito ha infectado al hospedador, esta quinasa envía una orden para que la célula del parásito se quede latente en el hospedador infectado y pueda establecerse como una infección crónica.

Este ciclo que va desde la proliferación a la quietud se repite muy frecuentemente en el comportamiento de este tipo de enfermedades que son causadas por parásitos y se pueden cronificar.

“En la enfermedad del sueño, el parásito puede infectar el líquido cefalorraquídeo, que se encuentra en el encéfalo y la médula espinal, induciendo un coma cerebral llegando incluso a provocar la muerte. Aunque hay veces que el propio sistema inmunológico del organismo infectado es capaz de eliminar al parásito”, asegura Miguel Navarro.

El objetivo de este trabajo, publicado en la portada de la revista Cell Reports bajo el título The AMPKa1 Pathway Positively Regulates the Developmental Transitionfrom Proliferation to Quiescence in Trypanosoma brucei, es profundizar en la relación que se establece entre el párasito Trypanosoma brucei, causante de la enfermedad del sueño, y su huésped.
“Conocer este proceso resulta fundamental para entender la biología de estos organismos y de esta forma encontrar posibles fármacos que sean más eficaces para luchar contra la enfermedad del sueño. Hasta ahora los medicamentos que existen en el mercado para combatir este parásito son tóxicos y no son efectivos en la fase neurológica de la enfermedad”, señala Navarro.

Reproducir el proceso de infección

Para el desarrollo de esta investigación, los científicos han reproducido en condiciones controladas en laboratorio el ciclo de infección del parásito Tripanosoma brucei en mamíferos. Para ello, con una jeringuilla se transmite al ratón la infección y se ha estudiado el comportamiento de la proteína kinasa AMPKa1.

A través de la manipulación de esta proteína, los investigadores logran que el parásito se multiplique o se quede en estado latente al igual que ocurre en el ciclo de transmisión de la enfermedad. “Este trabajo está diseñado para entender cómo se regula el proceso de multiplicación y quiescencia de la célula, se trata de una investigación básica”, asegura Miguel Navarro.

El estudio ha recibido financiación de la Consejería de Economía y Conocimiento de la Junta de Andalucía, a través de su proyecto de excelencia denominado La quinasa TOR como diana terapéutica frente a enfermedades tropicales protozoarias; de la Agencia de Investigación Norteamericana National Institutes of Health (NIH); del Plan Nacional de Biomedicina del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, a través de su proyecto Nuevas rutas de señalización de la quinasa TOR (target of rapamycin) en tripanosomas; y de la Red de Investigación Colaborativa en Enfermedades Tropicales del Instituto Carlos III, de Madrid.

Referencias:
Saldivia, M.; Ceballos – Pérez, G.; Bart, J-M.; ‘The AMPKa1 Pathway Positively Regulates the Developmental Transition from Proliferation to Quiescence in Trypanosoma brucei’. Cell Reports; http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2016.09.041.

Describen el mecanismo biológico que protege la fuerza muscular y reduce el peso corporal

AGENCIA CYTA-INSTITUTO LELOIR/DICYT La regulación de un grupo específico de proteínas puede, en forma simultánea, preservar la fuerza muscular y reducir el peso corporal. Así lo sugiere un estudio liderado por científicos argentinos, quienes sugieren que ese blanco terapéutico podría servir, en el futuro, para tratar algunas patologías asociadas al envejecimiento y otras enfermedades.

El mecanismo exacto que lleva al deterioro del músculo esquelético a medida que pasan los años no se conoce aún, pero la mayoría de las investigaciones coinciden en que es un fenómeno multifactorial. Uno de los participantes “sospechosos” es un sistema de enzimas, llamadas calpaínas, que interviene en la fragmentación de una proteína que regula el proceso de contracción, la troponina T3. “Esa fragmentación aumenta considerablemente a medida que envejecemos”, señaló a la Agencia CyTA-Leloir la primera autora del estudio, Andrea Pereyra, doctora en Medicina por la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) y becaria postdoctoral del CONICET en el Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata.

En estudios previos, la investigadora de La Plata y colegas de Estados Unidos habían demostrado que, en ratones con una edad equivalente a los 70 años humanos, la administración oral de una sustancia llamada BDA-410 era capaz de inhibir a las calpaínas, interrumpiendo el proceso de deterioro de la troponina T3.

Pero ahora, en un estudio que realizó en ese mismo modelo experimental para su tesis doctoral en el laboratorio del doctor Osvaldo Delbono, en la Facultad de Medicina de la Universidad Wake Forest, en Estados Unidos, Pereyra comprobó que la droga no sólo preserva la función contráctil sino que también reduce el peso corporal [con una reducción del 16% en la grasa corporal]. “Fue una sorpresa”, dijo.

Con relación a la fuerza muscular, los ratones tratados experimentaron un incremento de aproximadamente un 33% respecto del grupo control. “Esto representa una restitución casi completa de la pérdida sufrida durante el envejecimiento normal, pudiéndose equiparar entonces con valores de fuerza de animales jóvenes”, afirmó la investigadora.

“Nuestros hallazgos dan aliento al desarrollo de futuras líneas de investigación que permitan esclarecer los mecanismos que vinculan el aumento de la fuerza de la contracción muscular con la pérdida de grasa corporal y el metabolismo de lípidos y proteínas en este tejido”, añadió Pereyra. Asimismo, podría inspirar tratamientos futuros para la sarcopenia (un deterioro progresivo de la masa y fuerza muscular y de la movilidad) y otras enfermedades en las que participan las calpaínas, como los aneurismas de aorta, la ataxia espinocerebelosa tipo 3, y la anemia falciforme.

El análisis bioinformático de los genes estuvo a cargo del doctor Martin Abba, del Centro de Investigaciones Inmunológicas Básicas y Aplicada, que depende del CONICET y de la UNLP, junto a otros científicos de la Universidad Wake Forest.

Descubierta en aguas gallegas una especie de gusano nueva para la Ciencia

Laqueusplana bocki, una nueva especie de gusano plano descubierta en la Ría de Arousa

Tras varios trabajos dedicados al estudio de los gusanos planos (planarias) en aguas de Galicia en los que ya se habían descrito varias especies nuevas para la ciencia, en esta ocasión el Grupo de Estudos do Medio Mariño (GEMM) viene de divulgar las últimas novedades sobre este grupo de animales tan desconocido.

Se trata de una completa revisión de todas las especies conocidas a nivel mundial hasta la fecha, de una de las familias (Pleioplanidae), donde se aportan nuevos datos sobre las especies de esta familia y se describe una nueva especie para la ciencia capturada en la Ría de Arousa y que además, dadas sus características especiales que la diferencian de sus parientes cercanas, ha dado lugar a la creación de un nuevo género.

El nuevo animal, bautizado como Laqueusplana bocki, es un gusano plano que puede alcanzar una longitud en movimiento de 25 milímetros. Su cuerpo, de forma alargada y consistencia carnosa, presenta una parte anterior ampliamente redondeada que se va estrechando hacia el final. No presenta tentáculos y tiene dos tipos diferentes de ojos. Su cuerpo es de color beige pálido con manchas marrones oscuras distribuidas uniformemente.

Este nuevo descubrimiento se suma a las especies descritas en anteriores ocasiones por el GEMM. El trabajo ha sido realizado en colaboración con el Museo de Ciencias Naturales de Madrid. Esta fructífera relación entre el GEMM y el Museo de Ciencias Naturales ya suma cuatro especies nuevas de gusanos planos descubiertas en aguas gallegas, lo que hace pensar que aún queda mucho por descubrir.

Por eso, el GEMM está poniendo en marcha un nuevo proyecto en el que se ofrecerá la posibilidad de apadrinar a un animal marino. Con esta iniciativa el GEMM pretende conseguir el apoyo económico necesario para seguir adelante con la importante labor que realiza, ofreciendo la posibilidad a cualquier persona o entidad privada, de contribuir económicamente a una investigación concreta. La forma de hacerlo variará según los intereses pero irán desde la posibilidad de asociar el nombre del padrino a todos los documentos generados en la investigación, hasta incluso poder dar nombre a una nueva especie.

En este caso, el nombre de la especie hace honor a Sixten Bock, experto zoólogo sueco nacido a finales del siglo XIV.

El trabajo ha sido publicado en “European Journal of Taxonomy” y supone una continuación del intenso trabajo de catalogación de la fauna marina que el GEMM lleva realizando desde hace 7 años en colaboración con diversas instituciones de gran relevancia científica.

El GEMM persiste en su objetivo de dar a conocer la riqueza submarina y la importante biodiversidad de las aguas gallegas, y este trabajo junto a los numerosos publicados hasta la fecha, son el mejor ejemplo de ello.

Descubren una bacteria intestinal probiótica relacionada con la longevidad

Hasta ahora fue probada con éxito en el Caenorhabditis elegans, un gusano cuyas vías regulatorias del envejecimiento son muy similares a las del ser humano

CONICET/DICYT Un estudio realizado por científicos de la Universidad Nacional de Rosario del que participan investigadores y becarios del CONICET, publicado en la prestigiosa ‘Nature Communications’, reveló que la bacteria probiótica Bacillus subtilis (consumida desde tiempos milenarios en alimentos por la población de ciertos países asiáticos como Japón) tendría, además de sus efectos beneficiosos sobre el sistema inmunitario, la propiedad de retardar el envejecimiento y prolongar la vida humana a través de la colonización del intestino.

Aunque por ahora sus efectos fueron probados solamente sobre el nematodo Caenorhabditis elegans, los científicos aseguran que las vías regulatorias del envejecimiento de este gusano usado como modelo animal están conservadas a lo largo de la evolución y básicamente son las mismas que las de los seres humanos.

“Lo que pudimos observar en el caso del nematodo es que además de alargarles la vida tiene el efecto de mantener la vitalidad (healthy lifespan). Esto extrapolado a humanos significaría vivir más allá de los 120 años con una vitalidad de una persona de 50”, apunta Roberto Grau, investigador independiente del CONICET en el la Facultad de Cs. Bioquímicas y Farmacéuticas de la Universidad Nacional de Rosario (FBIOyF, UNR) y director del trabajo.

Hasta el momento se sabía que esta bacteria producía un efecto beneficioso sobre la inmunidad innata -células y mecanismos que defienden al individuo de infecciones no específicas- lo que implica que brinda protección contra el desarrollo de enfermedades infecciosas, neurodegenerativas e incluso el cáncer.

“Esto significa que Bacillus subtilis protege contra las dos causas de muerte más habituales: las enfermedades y el envejecimiento de células, tejidos y órganos”, afirma el investigador.

Los científicos pudieron comprobar primero que este probiótico era capaz de retardar el envejecimiento de las neuronas y posteriormente que también tenía el mismo efecto sobre el individuo completo y no solamente sobre un tipo celular en particular.

Pero el descubrimiento no se redujo a verificar los resultados benéficos de la bacteria, sino que también los investigadores pudieron comprender las bases moleculares del mecanismo antienvejecimiento. “Sabemos qué genes de la bacteria están implicados en regular qué genes del hospedador que llevan al aumento de la longevidad y, casualidad o no, encontramos que existe una correlación directa con los genes que se encuentran afectados en las personas centenarias que viven hoy en día”, comenta Grau.

La bacteria B. subtilis tiene la particularidad de formar esporas -células en reposo altamente resistentes- que al llegar al intestino del hospedador (del nematodo o del ser humano) germinan dando lugar a la bacteria activa que forma un biofilm sobre la mucosa intestinal que es responsable de un incremento de la inmunidad innata del hospedador, la neuroprotección y aumento de la longevidad.

“Nuestro trabajo demuestra también la importancia de la flora intestinal –conjunto de bacterias que viven en el intestino- en la salud de las personas por su posibilidad de comunicarse (quorum sensing) de forma eficiente, a través de la formación de un biofilm con el sistema inmunológico y nervioso de su hospedador”, resalta el investigador.

Grau destaca además que la capacidad de esta bacteria para formar esporas hace que sea sencillamente incorporable a cualquier tipo de alimento o bebida que al ser consumidos de manera regular producirán los efectos buscados. “Puedo incorporar el probiótico en el alimento o bebida que más me guste o que esté más accesible según mi nivel económico o gustos culturales. Este es otro plus de nuestro trabajo ya que puede traducirse en un futuro cercano en una manera de mejorar la calidad y la duración de la vida de todas las personas de la sociedad”, concluye.

Crean un sistema de detección de pulso cardiaco para animales

El dispositivo se basa en un sensor y un sistema de acondicionamiento de señales. No es invasivo, por lo que no perturba al animal

UNAM/DICYT Debido a la dificultad que representa para los veterinarios detectar la frecuencia o pulso cardiaco de los animales, Jorge Hugo García Tavera y Roberto Hernández Bautista, del noveno semestre de la carrera de Ingeniería Mecatrónica, de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM, desarrollaron un sistema de detección, funcional para perros y gatos.

Regularmente, los médicos veterinarios utilizan la mano para obtener la frecuencia cardiaca, pues los aparatos que existen (chalecos o pinzas) son muy invasivos e incomodan al animal; incluso en algunas ocasiones tienen que sedarlos.

El dispositivo universitario es innovador. Además de ser pequeño y ligero, se basa en un sensor y un sistema de acondicionamiento de señales que obtienen los datos requeridos. No es invasivo y no pone nervioso ni perturba al paciente; con sólo colocar el sensor unos segundos en el cuerpo del animal, se obtiene el pulso.

Tener información de la frecuencia cardiaca ayuda a diagnosticar la condición física del canino o del felino, detectar o prevenir una enfermedad y saber si está estresado.

En el caso de perros policías, de rescate, de búsqueda de narcóticos o los especializados en carreras, es fundamental este tipo de instrumentos, pues deben estar en condición idóneas para efectuar su actividad, dijeron los universitarios.

El dispositivo

“Actualmente tenemos un modelo funcional, pero a futuro planeamos implementarlo con un sistema sin cables, que opere con aplicaciones para celular y que además maneje un pequeño visualizador (pantalla) para mostrar la frecuencia cardiaca”. El objetivo es crear un aparato más económico que los existentes en el mercado, pero con una presencia innovadora, explicaron los jóvenes.

El dispositivo se desarrolló como un proyecto tentativo para la materia de Circuitos Electrónicos Lineales, donde Livier Báez Díaz es la profesora y los ha asesorado. La académica, también coordinadora operadora de la carrera de Ingeniería en Sistemas Biomédicos, explicó que el pulso cardiaco forma parte de los cinco signos vitales que deben obtenerse en un ser vivo.

En el caso de los animales es un gran reto lograrlo, porque tienen mucho pelo, garras, en algunos casos plumas, y los aparatos que actualmente existen son aquellos que se han extrapolado del ser humano a los animales, remarcó.

Actualmente, los universitarios analizan alternativas para la comercialización de este dispositivo. En la UNAM han detectado varios programas de incubadoras; además, se encuentran en la segunda etapa del concurso Emprendedores SEFI, cuyo objetivo es apoyar a las mejores ideas de negocio generadas por alumnos de la Facultad de Ingeniería, con recursos y asesoría durante su proceso de incubación.

Investigadores logran cultivar una de las especies de microalgas más dañinas para los peces

Alejandra Aguilera, busca profundizar en los misterios que esconde la Pseudochattonella cf. verruculosa, especie que provocó la muerte de millones de peces y la eventual crisis de las industrias salmoneras en el sur de Chile

USS/DICYT Aunque “Marea Roja” es un término conocido en todo el mundo, resulta confuso, pues el fenómeno no es una “marea”, ni mucho menos “roja”. Lo más adecuado es hablar de Floración Algal Nociva (FAN), la que se podría definir como un aumento de la concentración de una especie de microalga que puede afectar la salud humana, la fauna marina, la acuicultura, el turismo y otras actividades económicas.

Una de las principales especies de microalgas formadoras de FAN presentes en Chile es Alexandrium Catenella, agente biológico productor de toxinas que forman el Veneno Paralizante de Mariscos (VPM), el mismo que se presentó de manera muy intensa durante el verano de 2016 en el sur del país. Paralelo a lo anterior, en el mismo periodo se presentó una FAN provocada por la microalga Pseudochattonella cf. Verruculosa, la que causó un dramático impacto en la industria salmonera local, provocando la muerte de toneladas de peces, con pérdidas millonarias.

Mientras algunos aseguran que la causa radica en el polémico vertimiento de salmones muertos en alta mar –hecho que quedó descartado por un grupo de investigadores convocados por el gobierno–, otros lo atribuyen al cambio climático, hipótesis que ha tomado fuerza por el evidente aumento de un tipo específico de poblaciones algales nocivas registradas en las costas chilenas. En este contexto, la directora del Bachillerato en Ciencias de la Salud de la Universidad San Sebastián, Dra. Alejandra Aguilera, está liderando una línea de investigación junto a profesionales y académicos de otras casas de estudios en Puerto Montt, la cual ya tiene sus primeros avances, pero también muchas interrogantes por resolver.

“Hoy sabemos que el agente biológico responsable de la producción del Veneno Paralizante de Mariscos (VPM), Alexandrium Catenella, produce además efectos nocivos en salmones, pero que no estarían relacionados con la toxina productora de VPM. En realidad, son otras sustancias ictiotóxicas que estarían afectando y provocando, muchas veces, mortalidad, lo que también nos afecta como sociedad, pues golpea actividades tan importantes como la salmonicultura”, explica Aguilera.

Luego de meses de intenso trabajo e investigación, toma de muestras y múltiples ensayos, el equipo de científicos logró el cultivo y mantenimiento de Pseudochattonella cf. Verruculosa, de la cual se sabe muy poco, pero lo que está claro, es que está teniendo incidencia en el comportamiento y ciclo vital de los peces. De hecho, de acuerdo a las investigaciones, esta sería la causa de la mortandad registrada en los fiordos de la Patagonia nacional.

Quizás por eso el interés de otros países americanos y europeos de contar con este cultivo único a nivel nacional e internacional, pues su estudio permitirá sentar las bases para desarrollar investigación y conocer aspectos biológicos que expliquen su proliferación en el ambiente marino.

“La verdad es que el haber cultivado este grupo de microalgas, de origen chileno, es un logro sumamente importante, porque a futuro nos permitirá proponer estrategias preventivas para contener un aumento de este tipo de floraciones nocivas que están matando los peces”, subraya la académica de la Universidad San Sebastián.

El estudio de estas microalgas aún está en etapa inicial, y Aguilera comenta que la investigación sobre esta especie permitirá recabar datos para comenzar a responder las interrogantes. “Estamos conscientes de que será un largo proceso. Ya hemos avanzado y hoy necesitamos iniciar estudios tendientes a responder interrogantes sobre su fisiología, genética, ciclo de vida, saber cuáles son los factores ambientales (luz, temperatura, nutrientes, salinidad, entre otros) que gatillan su crecimiento, para así contar con herramientas que nos ayuden a explicar su procedencia y brote en los ambientes marinos de nuestras costas y fiordos”, subraya la profesional.

Ortiga circularis: una “maleza” con muchas bondades

Investigadores de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de Buenos Aires, al estudiar una especie nativa de ortiga, hallaron compuestos que exhiben promisorios efectos analgésicos y también hipotensores y diuréticos

Verónica González/FFyB/UBA/DICYT Históricamente la medicina tradicional ha utilizado a la ortiga en el tratamiento de diferentes condiciones, como analgésico, antiinflamatorio, diurético, hipotensor, para la pérdida de peso, como astringente, para evitar la pérdida de cabello, entre muchos otros usos. Actualmente, en primeras marcas de la industria cosmética es habitual encontrar líneas capilares de champúes, cremas de enjuague, lociones tónicas, concentrados puros y tratamientos en ampollas, en cuyas etiquetas, con destaque, aparece “Con ortiga” y hasta se incluye la reproducción de hojas de la planta. La promesa es “estimula la circulación sanguínea, fortaleciendo el folículo piloso y deteniendo progresivamente la caída del cabello”. Y si antes, al recorrer los anaqueles, uno miraba con sospecha esa parafernalia de frasquitos y ampolletas, ahora se pregunta si, a partir de los resultados obtenidos por los investigadores de la Facultad de Farmacia y Bioquímica (FFyB) de la UBA, no habrá de algo de razón.

Para intentar validar por medio de métodos reconocidos el uso empírico que desde tiempos antiguos se le ha dado a la especie U. circularis, científicos de las cátedras de Farmacognosia, del Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA) y de la cátedra de Farmacología trabajan desde hace una década en este tema y ya han encontrado posibles explicaciones en ensayos preclínicos. Es que se trata de “pensar cómo se pueden obtener potenciales tratamientos partiendo de la información que aporta la medicina tradicional”, refiere como uno de sus objetivos la doctora Susana Gorzalczany, profesora adjunta de la cátedra de Farmacología.

La medicina tradicional utilizaba la parte aérea de esta planta macerada con alcohol como tópico para aliviar el dolor en procesos inflamatorios. Para conocer los mecanismos subyacentes de esta acción, el equipo de investigación estudió en modelos animales los efectos del extracto etanólico de la U. circularis y encontró que posee actividad antinociceptiva. Esto significa que provoca un efecto similar a la analgesia, que es la capacidad de disminuir la sensación de dolor en los seres humanos. Por el contrario, el efecto antinociceptivo no se observó al utilizar el extracto acuoso, lo que justifica aún más su uso empírico tradicional en que la ortiga se macera en alcohol.

En un estudio posterior realizaron un análisis fitoquímico con el propósito de conocer la actividad de los compuestos aislados en el extracto de esta especie. Identificaron así un compuesto principal denominado vicenina-2, además de ácido caféico, ácido clorogénico y vitexina. En este trabajo también pudieron determinar que la vicenina-2 y la vitexina, sustancias químicamente relacionadas, mostraron actividad antinociceptiva en animales de experimentación. Posteriormente, lograron demostrar también en ratones, que el extracto hidro-alcohólico de U. circularis posee efecto sedativo.

Otro uso popular de esta especie es como diurético e hipotensivo. En este sentido, el equipo de investigadores estudió los efectos del extracto etanólico de U. circularis en ratas, encontrando que producía reducción de la tensión arterial e inducía la diuresis. A su vez, observaron que la vicenina-2 posee acción vasorrelajante. El artículo, recientemente publicado en el European Journal of Medicinal Plants, describe también que el extracto posee actividad antioxidante.

En los últimos años hubo un notable cambio a nivel mundial que generó gran concientización sobre la importancia de cuidar los recursos naturales, entre ellos las plantas con uso terapéutico, que comenzaron así a ser estudiadas científicamente y a ser revalorizadas.

La utilización de estas especies vegetales con fines medicinales se fue transmitiendo de generación en generación en forma oral. Sin embargo, todo ese rico bagaje de conocimiento de los pueblos originarios va desapareciendo, por lo que cobran gran importancia los esfuerzos realizados desde la comunidad científica para reivindicarlos y documentarlos. “Hay información que existe desde hace mucho tiempo a la que se le dio la espalda y hoy es muy importante recuperar. Si no se la rescata, se irá con el grupo que la usó. A través de nuestro trabajo intentamos colaborar para que ese conocimiento no se pierda”, concluye Gorzalczany.

Científicos introducen iones metálicos en el interior de moléculas de ADN, con numerosas aplicaciones en biotecnología y biomedicina

Científicos de la Universidad de Granada han demostrado por primera vez que introducir pequeñas modificaciones químicas en moléculas de ADN puede permitir la introducción de iones metálicos en su interior, manteniendo su estructura original de doble hebra y sus propiedades de reconocimiento (frente a otras moléculas de ADN, enzimas, proteínas, etc…).

Este avance puede permitir el empleo de moléculas híbridas de tipometal-ADN en aplicaciones muy variadas en áreas de biotecnología o de biomedicina, ya que la estructura del ADN permanece prácticamente inalterada y los iones metálicos pueden aportar nuevas propiedades a las moléculas de ADN, tales como fluorescencia, conductividad, magnetismo o propiedades catalíticas.

ADN

Este trabajo de investigación, publicado en la prestigiosa revista Química “Angewandte Chemie”, se ha llevado a cabo en el departamento de Química Inorgánica de la UGR, bajo la dirección de Miguel A. Galindo Cuesta (contratado con el Plan Propio del vicerrectorado de Investigación y Transferencia de la UGR) y con la financiación de los proyectos europeos Marie Curie y Junta de Andalucía, de los que es el investigador principal.

La formación de estos híbridos metal-ADN se han conseguido realizando modificaciones químicas sutiles en algunos de los constituyentes de las moléculas de ADN, concretamente, reemplazando las unidades de adenina por unidades de 7-deazaadenina, que permiten mantener inalteradas sus propiedades naturales de auto-reconocimiento (mediante interacciones de hidrógeno de tipo Watson-Crick), y que, a su vez, facilitan la incorporación de iones metálicos en su interior.

La estructura del ADN y algunas de sus propiedades fueron descritas por James D. Watson y Francis Crick (Premios Nobel en 1953), y las interacciones específicas que ocurren en su interior se denominan interacciones Watson-Crick.

El grupo de investigación de la UGR ha conseguido transformar estas interacciones Watson-Crick en interacciones similares pero llevadas a cabo por iones metálicos de plata. Esto da lugar a moléculas híbridas de ADN con una alta estabilidad y capaces de albergar iones metálicos en posiciones específicas y controladas a lo largo del interior de moléculas de ADN.

Esto constituye un importante avance ya que por primera vez se pueden obtener moléculas de ADN de elevado tamaño que mantengan inalteradas sus propiedades naturales (complementariedad de sus bases) y donde los iones metálicos están posicionados en el interior de toda la molécula de ADN.

Como explica el profesor de la UGR Miguel A. Galindo Cuesta,“hasta el momento, la comunidad científica internacional sólo había conseguido introducir pequeñas cantidades de iones metálicos en algunas secciones de la estructura de ADN y mediante sofisticados cambios químicos en la estructura de ADN que hacían perder sus propiedades naturales, limitando por tanto sus aplicaciones”.

Actualmente, el grupo de investigación está ampliando esta estrategia, en colaboración con Luis Javier Martínez, del Centro de Genómica e Investigación Oncológica (GENyO), para preparar sistemas metal-ADN a escala nanométrica con estructuras muy bien definidas mediante el uso de procesos enzimáticos de replicación de ADN, con objeto de desarrollar híbridos metal-ADN con potenciales aplicaciones biotecnológicas dirigidas a la medicina y nanotecnología.

Referencia bibliográfica:
Frontispiece: Highly Stable Double-Stranded DNA Containing Sequential Silver(I)-Mediated 7-Deazaadenine/Thymine Watson–Crick Base Pairs
N. Santamaría-Díaz, J. M. Méndez-Arriaga, J. M. Salas, M. A. Galindo, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 6170-6174.DOI: 10.1002/anie.201600924


Fuente: Universidad de Granada
Website: www.ugr.es


Cianobacterias asociadas con algas desde hace 90 millones de años, claves en la producción de nitrógeno oceánico

Un trabajo internacional liderado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CISC) ha caracterizado la relación de simbiosis existente entre dos organismos microscópicos del plancton marino. En esta relación, la cianobacteria UCYN-A vive en simbiosis junto a un grupo de algas unicelulares de mayor tamaño y ambas intercambian nutrientes entre sí. Según los resultados del estudio, esta relación se mantiene desde hace más de 90 millones de años y desempeña un papel clave en el ciclo de nitrógeno en los océanos. El trabajo parte de datos obtenidos en la expedición Tara Oceans y ha sido publicado en la revista Nature Communications.

Fijadores de nitrógeno

El nitrógeno es el gas más abundante de la atmósfera y componente esencial de los aminoácidos que forman las proteínas y de los ácidos nucleicos como el ADN. Sin embargo, recae exclusivamente en algunas bacterias la función de ponerlo a disposición de la red trófica. Tal y como ocurre en algunos sistemas terrestres, como por ejemplo el de las leguminosas, la simbiosis con estos microorganismos capaces de incorporar nitrógeno atmosférico proporciona una ventaja adaptativa a ambas partes. Esta premisa se mantiene en ambientes marinos, donde el nitrógeno es uno de los nutrientes más limitantes en la producción primaria oceánica. Entre las bacterias capaces de incorporar este nitrógeno se encuentran algunas cianobacterias que, además, pueden realizar la fotosíntesis.

Cianobacterias

La cianobacteria UCYN-A, que vive en simbiosis con un alga unicelular del grupo de las primnesiofíceas, presenta la particularidad de que es incapaz de realizar la fotosíntesis. En esta relación de conveniencia, la cianobacteria UCYN-A  proporciona nitrógeno al alga hospedadora mientras que esta proporciona el carbono orgánico derivado de la fotosíntesis a su huésped. Este estudio revela que la cianobacteria UCYN-A actúa como una biofactoría de nitrógeno para su hospedador ya que tanto su genoma como la expresión de sus genes están orientados exclusivamente a este propósito.

Evolución en paralelo

El estudio también tiene implicaciones en biología evolutiva, ya que describe dos relaciones de simbiosis entre dos especies de cianobacteria y dos especies de alga cuyo vínculo ha evolucionado en paralelo. Las dos especies de UCYN-A se separaron hace unos 90 millones de años, justo después de un contexto paleoceanográfico en el que se dio el régimen de nutrientes más bajo de los últimos 500 millones de años. Las células hospedadoras habrían podido actuar como barrera física que impidiera el intercambio genético de las cianobacterias simbiontes, lo que podría haber determinado su diferenciación en distintas especies.

“La necesidad de la relación de simbiosis para sobrevivir, junto con la reducción del genoma sufrido por la cianobacteria y la expresión de sus genes, centrada principalmente en la fijación de nitrógeno, hace pensar que estamos ante un proceso evolutivo similar al que dio lugar a los cloroplastos en las plantas, es decir, a la formación de un orgánulo de origen bacteriano cuya función será aportar nitrógeno a su hospedador”, explica el investigador del CSIC Francisco M. Cornejo, del Instituto de Ciencias del Mar.

“Se trata de un sistema simbiótico muy relevante en ambientes marinos debido a que están globalmente distribuidos y, por tanto, pueden condicionar el ciclo del nitrógeno y del carbono marinos”, revela Silvia G. Acinas, investigadora del CSIC en el Instituto de Ciencias del Mar y coordinadora de la línea de investigación en procariotas del proyecto Tara Oceans.

“A día de hoy disponemos de una enorme cantidad de datos, impensables hace pocos años, y es fundamental contar con recursos bioinformáticos y, sobre todo, con personal humano para poder explorarlos y analizarlos. Las historias están ahí; sólo necesitamos a alguien que las descubra”, concluye la investigadora.

En este trabajo también han participado investigadores de la University of Bristol (Reino Unido), VIB/VUB/KU Leuven (Bélgica), Aix-Marseille Université (Francia), Centre National de la Recherche Scientifique – CNRS (Francia), Genoscope (Francia), European Molecular Biology Laboratory – EMBL (Alemania) y la University of California (Estados Unidos).

Francisco M. Cornejo-Castillo, Ana M. Cabello, Guillem Salazar, Patricia Sánchez-Baracaldo, Gipsi Lima-Mendez, Pascal Hingamp, Adriana Alberti, Shinichi Sunagawa, Peer Bork, Colomban de Vargas, Jeroen Raes, Chris Bowler, Patrick Wincker, Jonathan P. Zehr, Josep M. Gasol, Ramon Massana and Silvia G. Acinas. Cyanobacterial symbionts diverged in the late Cretaceous towards lineage-specific nitrogen fixation factories in single-celled phytoplankton. Nature Communications. 7:11071 DOI: 10.1038/ncomms11071 (2016).


Fuente: Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Website: csic.es