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El ADN y el ARNm importan

15 noviembre, 2014

Source: A stuck ribosome could be rescued by factors that released it from the mRNA and chewed up the damaged transcipt. But if the factors involved in this quality-control system were absent, damaged mRNA accumulated in the cell, just as it does in Alzheimer’s.

EL ADN Y EL ARNm IMPORTAN
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El daño al ADN es un problema para todas las células, en particular en el cáncer, donde los mecanismos que reparan el daño normalmente fallan. Los mismos agentes que dañan el ADN también dañan su molécula hermana, el ARN mensajero (ARNm), que transporta las transcripciones de los genes a las decenas de miles de los ribosomas en cada célula. Pero poca atención se ha prestado a este daño. “Todo el mundo pensaba, ‘¿Para qué preocuparse por el ARN mensajero?. Estas moléculas tienen altas tasas de rotación y se degradan rápidamente, así que ¿qué importa si una está dañada?'”, Dijo Hani Zaher, PhD, profesor asistente de biología en Artes y Ciencias en Universidad de Washington en St. Louis.
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“En organismos como E. coli o la levadura, esto quizás sea probablemente cierto”, dijo Zaher. “Usted no tiene que preocuparse de ARNm, ya que da la vuelta muy rápido. Pero en las neuronas no se puede usar ese argumento porque un ARNm puede persistir, en algunos casos por días. Y si ese ARNm es realmente dañado, puede convertirse en un gran problema. Puede haber casos en los que el ARN mensajero es tan importante como el ADN. Es evidente que el daño oxidativo del ARN esta de alguna manera involucrado en las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y ALS. No es necesariamente que causen la enfermedad, puede ser una especie de subproducto, pero está en la mezcla”.
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En condiciones normales sólo el 1 % de los ARNm celulares se oxida, dijo Zaher, pero si usted estrés oxidativo, por cualquier razón, un porcentaje más alto se puede dañar. Una de las características de la enfermedad de Alzheimer es el estrés oxidativo, y los estudios han demostrado que en las personas con Alzheimer avanzado, la mitad de las moléculas de ARN en las neuronas puede estar oxidado. En la edición de noviembre 13 del Cell Reports, Zaher, Simms y sus colegas informan que cuando alimentan ARNm oxidados a los ribosomas, las nanomáquinas que convierten ARNm en proteína se atascan y se detuvieron. Un ribosoma atascado podría ser rescatado por factores que se publican desde el ARNm y procesan la Transcripción del daño. Pero si los factores del sistema de control de calidad estan ausentes, el ARNm dañado se acumula en la célula, tal como lo hace en la enfermedad de Alzheimer.
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Los 3 procesos celulares esenciales para la vida (que son realizar una copia del ADN, la copia de ADN en ARNm y la traducción del ARNm en proteína) han sido penalizados por miles de millones de años de evolución, si se produce algún descuido. Los errores en la copia de ADN se producen sólo una vez cada 1.000 millones de eventos. Cuando el ADN se transcribe a ARNm, hay un error aproximadamente una vez cada 10.000 eventos .y cuando el ARNm se traduce a la proteína, podría haber un error una vez cada 1.000 eventos. Para poner a prueba la solidez del proceso, el laboratorio Zaher se dispuso intervenir dando transcripciones de ARNm defectuosos a los ribosomas. Para ello dañaron una letra en una unidad de mRNA de tres letras de codificación, la oxidación de un G (guanina la base), para crear lo que se llama 8-oxo-G.
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“Elegimos esta base oxidada”, dijo, “porque sabíamos que cuando se copia el ADN, un G oxidado provoca un error. En lugar de apareamiento con una C, ya que normalmente, 8-oxo-G se asociará con una A”. Pensó que el ribosoma leería el codón de tres letras C [8-oxo-G] no como CGC sino más bien como CAC y por ello C pone el aminoácido equivocado en la cadena de proteína que estaba haciendo. Pero cuando se añadió 8-oxo-G a una sopa que contenía todos los factores necesarios para traducir el ARNm en proteína, sucedió algo sorprendente. “Esperábamos obtener proteínas aberrantes”, dijo Simms. “Pero el ribosoma no comete errores. Sólo se detuvo. No podía hacer frente a la ARNm en absoluto”. Podria decirse que estaba atascado porque los niveles de la proteína codificada, los ARNm defectuosos se desplomaron. Para asegurarse de que era la presencia en lugar de la posición de la 8-oxo-G que importaba, Simms hizo mRNAs con la 8-oxo-G en cada una de las tres posiciones de la unidad de codificación de tres letras. Y cada vez que el ribosoma se estancó.
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Sabiendo que habían encontrado algo interesante, los científicos aumentan su juego. Simms construyó un mRNA de 300 nucleótidos más largo para usar como una sonda. Y en lugar de añadir el ARNm dañado para un sistema bacteriano reconstituido, lo puso en extractos de células vegetales y animales. No podríamos mirar a los ribosomas en los extractos, dijo Simms, pero podía mirar las proteínas que han hecho. Ellos hicieron proteínas cortas, exactamente la longitud era de esperar si el ribosoma se detiene en la base dañada”. Un único ARNm normalmente tiene varios ribosomas que viajan a lo largo de ella, toda la traducción de esta transcripción simultánea en proteína. Cuando el primer ribosoma se detiene, los otros se amontonan detrás de él. Se obtiene este pequeño producto, que obtiene productos aún más pequeños está diciendo que hay múltiples ribosomas pegados detrás del primer ribosoma. Así que las copias de seguridad en los ribosomas hacen una escalera de péptidos”, dijo Zaher. “Este es un problema”, dijo. “Entre otras cosas, el ribosoma es una máquina costosa en el que la célula ha invertido una gran cantidad de energía en fabricar y ahora está atrapado en un ARNm. Usted necesita esos ribosomas de nuevo”.
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Afortunadamente los ribosomas tienen 3 sistemas de control de calidad que velan por los errores en el ARNm y los rescatan si detectar errores graves. Uno de estos sistemas es “no-go decadencia.” Cuando los ribosomas son atascados y no pueden seguir adelante, reclutan factores que agregan una etiqueta al péptido defectuoso que lo marca para su degradación”. “Cuatro mil millones de años de evolución ha hecho que su genoma no tiene secuencias que forman horquillas, por lo que estos no son claramente los objetivos previstos para la no-go decadencia”, dijo Zaher. Para averiguarlo, los científicos se centraron en las células de levadura. Si los ribosomas de la levadura atascado en el ARNm oxidado fueron rescatados por no-go decaimiento, muy poco dañado mRNA se acumularía en la célula. En esta levadura nocaut el nivel de ARNm oxidado subió. Luego se elimina el gen de un factor que es reclutado para degradar el ARNm después de soltar el ribosoma, y de nuevo el nivel de ARNm oxidado se levantó. Sin no-go decadencia, las células fueron claramente en problemas. El sistema que traduce el ARNm en una proteína está altamente conservada, por lo que, lo cierto para la levadura es probablemente cierto para la gente también”, dijo Zaher.
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Estan los ARNm oxidados implicados con las enfermedades?. Los trabajos recientemente publicados muestran que los ratones con un doble defecto en su sistema de traducción tienen enfermedad neurodegenerativas graves, dice Zaher. Uno de los defectos es un error en el ratón t-RNA (otro tipo de ARN implicados en la traducción) que atasca el ribosoma y el otro es un defecto en el sistema que rescata el ribosoma cuando se cala. Los ratones con ambos defectos comienzan a tener problemas para caminar y mueren en pocas semanas, dijo Zaher. La gente siempre ha dicho que el ARNm es sólo un intermediario, dijo Simms: “ADN y proteínas son los factores claves. El ARN, estamos viendo que es importante, mucho más de lo que creíamos. Es claro que el ARNm importa. “Es por eso que hemos desarrollado tres vías independientes para asegurarse de que los ARNm rotos no cuelguen alrededor por mucho tiempo”.
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See on Scoop.itNovedades Cientificas y Médicas

Células, virus, bacterias

30 septiembre, 2011

Luego de algunos descubrimientos científicos con respecto a los detalles celulares de los seres vivos, es que se pudo llegar a la diferenciación de dos tipos de estructuras celulares: Procariotas y Eucariotas. Todos los seres vivos pueden ser divididos en estos dos grandes grupos, los cuales detallaremos a continuación.

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Procariotas: Los procariotas son organismos que contienen células que no tienen un núcleo celular ni organelas distintivas. Esto significa que el material genético en las células procariotas no está ligado al núcleo. El ADN de estas células tiene una cantidad menor de estructuración en las células y no existe diferenciación: simplemente hay una sola hélice de ADN. Otro rasgo distintivo de los organismos procariotas es que la mayoría tienen una sola célula (o sea, son organismos unicelulares). Dentro de los organismos procariotas, existe una sub-división de dos grupos: Bacterias y Arqueas.

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Eucariotas: Los organismos eucariotas son los que contienen células que poseen núcleos con carga genética importante, así como también grupos de organelas. El ADN está organizado en cromosomas diferentes. puede ser multicelular. La teoría celular fue presentada por Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann, está postula que todos los organismos están compuestos por celulas. Bajo esta consigna todas las actividades de la vida están motivadas por celulas o por procesos celulares. Hace ya casi 200 años, que esta informacion a nuestras manos.

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¿QUE ES UN VIRUS ?

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Un VIRUS no es más que un agente infeccioso que vive y se reproduce dentro de las células vivas. Son tan diminutos que ni siquiera se ven directamente con microscopios de luz. Pueden infectar a cualquier tipo de organismo, animales, plantas e incluso bacterias. Al parecer se les haya en todos los ecosistemas del planeta y son los más abundantes entre los conjuntos biológicos.

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La estructura de un virus es muy simple. Se compone de dos o tres partes: el material genético a partir del ADN o ARN, una capa proteica protectora de estas moléculas genéticas, y en ocasiones una cubierta de lípidos que rodea a la proteína cuando está fuera de la célula.

En las plantas los virus se transmiten por los insectos que se alimentan de la savia. En los animales una vía de contagio es a través de picaduras de insectos. Los organismos que portan los virus se denominan vectores.

Otra vía de transmisión es la aérea. Las influenzas suelen propagarse por la tos y los estornudos. Las vías fecal y oral son el modo de contagio entre personas y se producen por contacto. Los virus entran al cuerpo humano mediante los alimentos y el agua. También existen vías sexuales de propagación como el caso del VIH.

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Las infecciones de los virus en los organismos animales producen una respuesta inmunológica que los protege y suele eliminar el agente patógeno. Se puede provocar una inmunidad artificialmente a través de vacunas que controlan un agente viral específico. Ahora bien, existen algunos virus que desarrollan mecanismos para evadir la acción inmune como el SIDA y las hepatitis virales.

Es importante saber que los antibióticos sólo tienen efecto en las bacterias, no en los virus. Muchas personas los emplean cuando tienen procesos infecciosos sin saber que no sólo es trabajo en vano, sino que afectan su sistema inmunológico. En la actualidad los científicos trabajan en el desarrollo de compuestos antivirales.

Diferencias entre virus y bacterias:

Los virus son entidades microscópicas de características muy particulares y que carece de células. Contienen material genético, una cubierta proteica que los protege y otra capa que los protege cuando están fuera de la célula. Su única forma de reproducirse es parasitando una célula. Los virus son estudiados por la virología.

Por otra parte, las bacterias son entidades vivas unicelulares (compuestas por una sola célula) y que no tienen ni núcleo ni orgánulos, pues su célula es procariota, diferente de las nuestras, que son eucariotas. Las bacterias son estudiadas por la bacteriología.

a) En primer lugar, el virus no contiene células, mientras las bacterias sí. Los virus necesitan parasitar una célula para reproducirse, e incluso pueden parasitar una bacteria, y de hecho existen varios virus que se caracterizan por ello (virus bacteriófagos).

b) los virus no respiran, no tienen movimiento ni crecen, algo que ocurre de forma estrictamente opuesta en el caso de las bacterias, que son organismos vivos en toda la magnitud del término.

c) La bacteria tiene requerimientos nutricionales y de oxígeno, que satisface absorbiendo nutrientes del medio. Por el contrario, un virus sólo los obtiene parasitando a un organismo celular, y nunca por sus propios medios. Es muy importante aclarar ello, pues muchos hablan de virus y bacterias de forma generalizada, cuando en realidad se diferencian porque unos parasitan y otros, en la mayoría de los casos, no.

d) Sin embargo, ambos pueden causar enfermedades. Problemas que van desde los resfriados al SIDA son causados por virus, mientras que todo lo relacionado con infecciones lo producen las bacterias. Por ello, es inútil tomar antibióticos cuando estás sufriendo un virus.

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Características de las bacterias

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Las bacterias son los seres vivos más simples que existen. Representan la primera forma de vida que surgió en nuestro planeta Tierra, y a lo largo de la historia han sido y siguen siendo los seres vivos más abundantes. Existen muchísimos tipos de bacterias. Todas las bacterias se multiplican por división que es la forma de reproducción mas simple que se observa en la naturaleza.

Células madre ago 2011

3 agosto, 2011
Por: Dr. Claudio Chillik

En los últimos 10 años las células madre devinieron protagonistas indiscutidas dentro del campo de la medicina tanto por algunos tratamientos ya en implementación como por los resultados alentadores que vienen arrojando las múltiples líneas de investigación que hay actualmente en desarrollo. Estos trabajos proponen buscar una cura para enfermedades a las que hoy la ciencia no da salida. La esperanza radica en que la medicina regenerativa que se basa en el uso de células madre ofrezca al menos una mejoría a los pacientes que las padecen.

En Argentina hay varios bancos de criopreservación de células madre obtenidas del cordón umbilical que ofrecen a los padres la posibilidad de guardarlas para el eventual uso en el futuro del recién nacido del cual fueron obtenidas o de un familiar compatible. También existe un banco público en el Hospital Garrahan de la Ciudad de Buenos Aires para aquellos padres que desean donar la sangre del cordón para un tercero que lo necesite en caso de ser compatible. Lamentablemente, hoy el 99% de los cordones umbilicales y placentas de niños que nacen en el país son desechados sin preservar las células madre contenidas en ellos, descartando así un valioso recurso tanto para el niño como para la comunidad. 

En todo el país existen más de 20.000  muestras de sangre de cordón umbilical ricas en células madre criopreservadas en estos bancos. Pero es importante generar conciencia para aumentar esa cifra y lograr un reservorio que en el futuro salvará más vidas gracias al desarrollo de la medicina regenerativa.

Las protagonistas

Las células madre son un tipo especial de células que tienen la capacidad de replicarse por sí solas y diferenciarse para producir cualquier tipo de moléculas especializadas de un organismo adulto.

Existen dos clases de células madre y su diferencia reside en el momento del ciclo de vida en que son extraídas para su preservación o uso. Ellas son las células madre embrionarias, que son extraídas de un embrión de no más de seis días de existencia, son las más indiferenciadas y tienen una mayor capacidad de división celular; y las células madre adultas que a su vez pueden ser hematopoyéticas (obtenidas de la médula ósea o recolectadas de la sangre del cordón umbilical y la placenta tras el nacimiento) y las obtenidas de otros tejidos como el tejido adiposo, piel, etc.

La célula madre “ideal” es aquella que es joven, sana y del propio individuo por estar su  aplicación exenta de riesgos de rechazo;  la que es obtenida del cordón umbilical reúne estas características además de no tener cuestionamientos éticos ya que son partículas que, de no ser preservadas,  serían descartadas junto con la placenta. De hecho es preciso generar conciencia para que cada vez más familias preserven esas células ya sea para uso propio o donándolas.

Su uso actual

Hoy en día las células madre hematopoyéticas son utilizadas como fuente de trasplante de médula ósea para diversas enfermedades sanguíneas, inmunológicas y otras  Si bien el empleo en tratamientos para otros tipos de enfermedades es reciente, los resultados son muy alentadores en el uso y aplicación en afecciones cardíacas y para regeneración de hueso y cartílago. Su uso para el reemplazo de otras células o tejidos tales como tejido nervioso para enfermedades neurológicas, células del páncreas en casos de diabetes y regeneración de la córnea en algunos cuadros de ceguera sigue en fase experimental.

Mientras los científicos avanzan en sus investigaciones, el camino es trabajar en conjunto el sector público y privado para informar a la sociedad sobre los avances en investigación y el creciente valor que las células madre tendrán en un futuro no muy lejano de modo de lograr que sean más quienes decidan no descartar las células madre de sus hijos al nacimiento y en cambio guardarlas para que su hijo o familiar cuente con una herramienta adicional para luchar contra una serie de enfermedades o donarlas para que una persona compatible que las necesite se beneficie con el uso de las mismas. 

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