alexander von humboldt (1769-1859)

Volumen 2 | Número
126
ALEXANDER VON HUMBOLDT
(1769-1859)
Diciembre 2009
Director:
Enrique Moreno Ostos
[email protected]
Ecología- Limnología
Co-Editores:
Enrique Viguera
[email protected]
Genética- Genómica
Félix López Figueroa
[email protected]
Ecología-Fotobiología, Cambio
climático
Fernando Ojeda Barceló
[email protected]
Educación Ambiental
Educacion Secundaria
Empleo de T.I.C. en docencia
Francisco Cánovas
[email protected]
Fisiología Molecular Vegetal,
Bioquímica y Biología Molecular
Jesús Olivero
[email protected]
Zoogeografía
Biodiversidad animal
José Carlos Dávila
[email protected]
Biología Celular -Neurobiología
Juan Antonio Pérez Claros
[email protected]
Paleontología
Salvador Guirado
[email protected]
Biología Celular -Neurobiología
José María Pérez Pomares
[email protected]
Biología del desarrollo y cardiovascular
Miguel Ángel Medina Torres
[email protected]
Biología Molecular y de SistemasBiofísica-Bioquímica
Comité editorial:
Alberto Martínez
[email protected]
Educación Ambiental
E. Profesional para el Empleo
Alejandro Pérez García
[email protected]
Microbiología, Interacción plantapatógeno
Alicia Rivera
[email protected]
Neurobiología
Enfermedades neurodegenerativas
Ana Grande
[email protected]
Genética-Virología, Patogénesis virales
Antonio Diéguez
[email protected]
Filosofía de la Ciencia
Índice
Editorial
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La imagen comentada
57
Monitor
58
Ésteres del ácido fumárico para
el tratamiento de la psoriasis
59
Biografía: Alexander von
Humboldt, perfil de un sabio
61
¿Cómo funciona? De la
prometeómica a la proteómica
67
Premio Nobel de Química 2009
68
Escribir bien no cuesta trabajo
69
Premio Nobel de Medicina y
Fisiología 2009
70
Vol.2 | Nº 126
Juan Carlos Aledo
[email protected]
Bioquímica-Biología Molecular,
Energética de procesos biológicos
Juan Carlos Codina
[email protected]
Microbiología
Educación Secundaria
Margarita Pérez Martín
[email protected]
Fisiología Animal
Neurogénesis
María del Carmen Alonso
[email protected]
Microbiología de aguas
Patología vírica de peces
María Jesús García Sánchez
[email protected]
Fisiología Vegetal
Nutrición mineral
María Jesús Perlés
[email protected]
Geomorfología, Riesgos
medioambientales
M. Gonzalo Claros
[email protected]
Bioquímica-Biología Molecular y
Bioinformática
Raquel Carmona
[email protected]
Ecofisiología
Biorremediación
Trinidad Carrión
[email protected]
Ciencias de la Salud
E-Salud
Diseño:
Raúl Montañez Martínez ([email protected])
Coordinador de la edición
electrónica
(www.encuentros.uma.es):
Ramón Muñoz-Chápuli
Correspondencia a:
Miguel Ángel Medina Torres
Departamento de Biología Molecular y Bioquímica
Facultad de Ciencias
Universidad de Málaga
29071 Málaga
Editado con la financiación del Vicerrectorado de
Investigación de la Universidad de Málaga
Depósito Legal: MA-1.133/94
ISSN: 1134-8496
El equipo editorial de esta publicación no se hace
responsable de las opiniones vertidas por los autores
colaboradores.
Diciembre 2009
EDITORIAL
Este número de
Encuentros en la
Biología es el
último del año
2009, primero de la
nueva etapa de la
revista. La ilusión con que el
remozado y ampliado equipo editor
de la revista asumió el reto de
relanzarla permanece intacta; y, con
ella, la intención de ir mejorándola
número a número. Algunas de las
propuestas adelantadas en el
editorial del número 122 se han ido
haciendo realidad: se ha asentado
e l c a m b i o d e f o r m a t o, h a n
aparecido nuevas secciones y la
revista se ha abierto a nuevos tipos
de colaboraciones, incluidas las
imágenes comentadas, la página del
COBA,los ar tículos
“¿Cómo
funciona?”, pero también los
ensayos, recensiones, biografías e
incluso un relato. Desde aquí, los
co-editores deseamos expresar
nuestro más profundo
agradecimiento a cuantos con sus
colaboraciones han hecho posibles
los contenidos de estos cinco
números de Encuentros en la
Biología.
Reconocemos, sin embargo, que no
todo ha funcionado tal y como
hubiese sido nuestro deseo. Queda
pendiente una estabilización en la
periodicidad de la revista. Diversos
57
problemas sobrevenidos y un largo
verano han forzado a la conocida
secuencia de aparición de los
números de la revista durante este
año y han impedido que finalmente
cumpliésemos nuestra pretensión
original de publicar 6 números.
Confiamos en que, con el apoyo de
los componentes del equipo
editorial, de los colaboradores y de
los lectores, en 2010 podamos
publicar 6 números con cadencia
bimestral, y con esa ayuda
esperamos poder seguir
introduciendo novedades y
mejorasen la revista.
Los co-editores
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LA IMAGEN COMENTADA
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67
El lagarto atlántico.
El lagarto atlántico (Gallotia atlantica) es una especie endémica de las islas Canarias orientales, presente sólo en
Lanzarote y Fuerteventura. Se diferencia de otros lacértidos del archipiélago por presentar un número reducido de
escamas, siendo características las denticuladas en el borde anterior del oído. Su coloración es extremadamente variable y
depende de la edad del animal, de su sexo, de la naturaleza del sustrato sobre el que viven e incluso de la época del año.
Las hembras de esta especie son generalmente más pequeñas y gráciles que los machos y mantienen diseños y
coloraciones juveniles durante toda su vida. Su actividad reproductora comienza durante los meses de febrero y marzo,
cuando los machos empiezan a mostrar comportamientos territoriales; entonces se dan las primeras cópulas, que, como
en las demás especies del género, vienen acompañadas de un característico mordisco en la región del cuello de las
hembras. Éstas pueden realizar varias puestas por temporada, en función de la disponibilidad trófica del medio. Cada una
de estas puestas incluye de 1 a 5 huevos que suelen eclosionar tras 55-60 días de incubación.
La fotografía fue tomada en la Aldea de Cardón, Fuerteventura, con una cámara digital Olympus.
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69
Juan Antonio Guadix Domínguez
Becario predoctoral UMA-CSIC del Departamento de Biología Animal, Universidad de Málaga.
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Vol.2 ¦ Nº 126
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58
M
onitor
Cambio climático:
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64
El reciente robo y publicación no
autorizada de un millar de mensajes
privados de correo electrónico de
los servicios de la Unidad de
Investigación sobre el Clima (CRU)
de la Universidad de East Anglia
(Reino Unido) en fechas muy
próximas a la reunión de
Copenhague ha sido empleado
como munición por los
“negacionistas” para reavivar la
polémica. De hecho, la polémica se
ha recrudecido en los medios de
comunicación y periódicos tan
prestigiosos como The Washington
Post han publicado columnas de
opinión críticas contra el supuesto
dogmatismo de quienes pareciera
que abogasen por un “pensamiento
único” en el campo de las ciencias.
En el centro de la polémica, el
director del CRU, Phil Jones. Dos de
las publicaciones científicas más
prestigiosas, Nature y Science se han
hecho eco del caso y han publicado
comentarios editoriales y artículos
de opinión en sus números del 3 y
del 4 de diciembre,
respectivamente.
Enlaces:
www.nature.com
y
www.sciencemag.org
p53: Cumpleaños feliz:
Este año de celebraciones para
la Biología también es el
cumpleaños del feliz
acontecimiento que supuso el
descubrimiento en 1979 de p53, esa
proteína producto de la expresión
de un gen supresor tumoral muy
frecuentemente mutado en cáncer
humano y que es un nodo
altamente conectado que participa
en numerosas y relevantes vías de
bioseñalización. Denominado
guardián del genoma por su
descubridor, p53 no deja de
reportarnos sorpresas. Hoy día,
t re i nt a a ñ o s d e s p u é s d e s u
descubrimiento, el interés del
mundo científico por esta notable
proteína está más vivo que nunca,
tanto en el terreno del
metabolismo, como en el del
desarrollo, y especialmente en el
área de la oncología básica y
experimental. Como muestra de
este interés persistente en p53, la
revista Nature Reviews Cancer ha
abierto una Web Focus con el título
de p53- 30 years on en la que se
recogen artículos, revisiones y
comentarios editoriales. Enlace:
http://www.nature.com/nrc/focus/
p53/index.html
Por su parte, la revista The Lancet
Oncology publicó en su número de
septiembre una revisión histórica
sobre el tema con el título “30 years
and a long way into p53 research”
cofirmada por el Dr. Pierre Hainaut y
el Profesor Klas Wilman. Enlace:
http://www.sciencedirect.com/
science/journal/14702045
Miguel Ángel Medina [email protected]
Instrucciones para los autores
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Diciembre 2009
Ésteres del ácido fumárico para el tratamiento de la psoriasis, una enfermedad dependiente de angiogénesis
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Melissa García Caballero
Becaria FPU del Departamento de Biología Molecular y Bioquímica. Universidad de Málaga.
[email protected]
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En 1959,el químico alemán Schweckendiek postuló que la psoriasis, enfermedad que él mismo padecía, era causada por una alteración del ciclo del
ácido cítrico y que una adición externa de ácido fumár ico podr ía rever tirse dicha patología.
Schweckendiek intentó probar su hipótesis ingiriendo ésteres de ácido fumárico (EAF), ya que el ácido
fumárico en su forma libre es altamente irritante., y
comprobó que su psoriasis mejoraba [1]. Tras el descubrimiento de esta capacidad de los FAEs, nació una
compañía farmaceútica bajo el nombre de “Fumapharm” que empezó a comercializar unas cápsulas
de ésteres de fumárico cuya posología era un comprimido tres veces al día, definiendo una dosis máxima diaria de 1,2 g [2].
Una serie de resultados experimentales demostraron que, entre todos los derivados del ácido fumárico ensayados, el dimetilfumarato era el que presentaba un gran efecto clínico en los pacientes de psoriasis. El resto de derivados daba resultados similares
a los obtenidos en el grupo tratado con un placebo
[3].
En 1994, esta mezcla de ésteres de ácido fumárico fue registrada por la “German drug administration”
(BfArM) con el nombre de Fumaderm inicial, para la
psoriasis leve (en su fase inicial) y Fumaderm, para la
psoriasis más severa. Desde esa fecha, Fumaderm es
la mejor terapia para el tratamiento de la psoriasis en
Alemania, donde se administra alrededor de dos
años para lograr la estabilización de la enfermedad.
Los EAF se absorben mayoritariamente en el intestino delgado, donde se hidrolizan a metilfumarato (por
esterasas) y a ácido fumárico, para ser transformados
en dióxido de carbono y agua. Algunos de los efectos
adversos que han presentado los pacientes tratados
con Fumaderm han sido los siguientes: rubor, diarreas, náuseas, vómitos, dolor estomacal (problemas
gastrointestinales), leucocitopenia e incremento de
eosinófilos en sangre periférica [4].
Los efectos obtenidos tras la administración de
los EAF son el resultado de su mecanismo de acción,
que tiene implicaciones a distintos niveles: disminuye
el número de células T CD4+ y T CD8+, incrementa la
producción de IL-4 y IL-5, inhibe la actividad de NFkB,
induce apoptosis al aumentar la expresión de la proteína Apo2.1 y disminuir la de la proteína Bcl-2 y modula la expresión de las moléculas de adhesión ICAM1, VCAM-1 y selectina-E en cultivos primarios de HUVECs y de ICAM-1 en fibroblastos humanos. Por último, se ha demostrado que los EAF interfieren con los
sistemas redox de la célula [2].
La hipotética cascada molecular activada por el
dimetilfumarato es la que se resume en la figura adjunta .
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CITOSOL
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DMF
+
-
GSH
ERO
GSSG
-
+
Cinasas sensibles de
oxidación-reducción
60
Fosforilación del
inhibidor !B
Ubicuitinación del
inhibidor !B
Degradación del inhibidor !B poliubicuitinado vía proteasoma
NÚCLEO
61
Transporte
Unión de NFkB
al DNA
-
+
62
NF!B
GSSG
GSH
-
+
Sitio de unión
de NF!B
-
NF!B
activado
DMF
DMF
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65
El dimetilfumarato incrementa los niveles de glutatión reducido después de una larga exposición
(demostrado a partir de ensayos con ratas y ratones
sometidos a un suplemento de dimetilfumarato durante dos semanas), lo que inhibe a las cinasas del
sistema redox, resultando en una inhibición de la
fosforilación y ubicuitinación del inhibidor !B. Con
todo ello se evita el transporte hacia el núcleo del
factor N!B, factor que, en condiciones normales, media una serie de cascadas de señalización relacionadas con procesos inflamatorios.
66
67
Para concluir esta breve nota acerca del uso de los
ésteres de fumarato para el tratamiento de la psoriasis,
emitiremos una alerta sobre el mal uso que se ha
hecho del dimetilfumarato como antifúgico en el
transporte y almacenamiento de mercancías: recientemente ha saltado a los medios de comunicación la
denuncia de que parte del mercado chino ha depositado desproporcionadamente dimetilfumarato como
compuesto antifúngico en bolsitas en el interior de
zapatos y sofás; la consecuencia ha sido que se han
acumulado denuncias por las extensas y dolorosas
quemaduras de piel que ha causado en personas que
han contactado con dicho compuesto.
Bibliografía citada:
1
2
68
3
4
69
70
Vol.2 ¦ Nº 126
Schweckendiek W. (1959). Heilung von psoriasis. Med Monatschr 13: 103104.
Ulrich M., Khusru A. (2005). Dimethylfumarate for psoriasis: more than a dietary curiosity. Trends Mol Med 11: 43- 48.
Nieboer C., de Hoop D., van Loenen A.C., Langendijk P.N.J., van Dijk E. (1989).
Systemic therapy with fumaric and derivates: new posibilities in the treatment of psoriasis. J Am Acad Dermatol 20: 601-608.
Altmeyer P.J., Matthes U., Pawlak F., Hoffmann K., Frosch P.J., Ruppert P., Wassilew S.W., Horn T., Kreysel H.W., Lutz G. (1994). Antipsoriatic effect of fumaric
acid derivatives. Results of a multicenter double-blind study in 100 patients.
J Am Acad Dermatol 30: 977-981.
Diciembre 2009
57
ALEXANDER VON HUMBOLDT,
PERFIL DE UN SABIO
(Él también merece ser celebrado)
58
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Alexander von Humboldt y Aimé
Bonpland a los pies del Chimborazo
(Friedrich Georg Weitsch, 1810)!
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Alexander von Humboldt en un retrato
realizado por Stieler (1843), en el que se
lo muestra portando un cuaderno de
su obra magna “Cosmos”!
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Última fotografía de
Alexander von Humboldt!
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Alexander von Humboldt
(Friedrich Georg Weitsch, 1806), quizás
el más conocido retrato idealizado de
Humboldt como naturalista!
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•
450 pp
María Calderón Domínguez
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Licenciada en Biología
[email protected]
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Diciembre 2009
¿CÓMO FUNCIONA?
De la prometeómica a la
proteómica: ya una realidad
Carlos E. Rodríguez
Licenciado en Química. [email protected]
34 años han pasado desde que Patrick H. O'Farrell describiera la
realización del primer gel bidimensional donde había conseguido resolver
más de 1100 proteínas diferentes de E. coli y comenzase una prometedora
carrera por desentrañar el estudio del proteoma (Fig.1). Este término aún
no había sido acuñado, pues hasta 1995 no apareció por primera vez para
definir el conjunto de PROTeínas expresado por un genOMA; posteriormente el término proteómica denominó al estudio del proteoma. Pero, en
estos años de transición y desarrollo, quizás habría sido mejor emplear el
término prometeómica, debido a que se necesitaron varios factores adicionales para que la recién nacida técnica tuviera la gran utilidad que disfruta
en estos momentos.
!
Fig. 1 Primer gel bidimensional de alta
resolución publicado por O'Farrell (J Biol
Chem 250: 4007-21, 1975)
Solamente dos años después de la publicación de O’Farrell, Leigh
Anderson junto a varios colaboradores demostró la potencialidad de la
técnica para el estudio del plasma humano y fue capaz de identificar 30
proteínas plasmáticas en un gel 2-D por inmunoprecipitación. Este método es muy adecuado para confirmar la presencia de proteínas conocidas,
aunque se necesitan anticuerpos contra las mismas. Pero ¿cómo se puede
abordar la identificación de las proteínas desconocidas a priori? Fue un
problema insalvable hasta que en la década de los 80 se desarrolló el
análisis de proteínas por espectrometría de masas, que acabó siendo el
método de referencia para el análisis de polipéptidos, en sustitución de la
laboriosa degradación de Edman usada hasta la fecha. Fue este el primero
de los factores necesarios para que la técnica tuviera la expansión que le
correspondía dentro de las ahora llamadas ciencias ómicas.
El segundo factor corrió a cargo de la empresa sueca Pharmacia, que
posteriormente se fusionó con la británica Amersham, al apostar por los
investigadores que desarrollaron el isoelectroenfoque en gradientes de pH
inmovilizado (Bjellqvist y colaboradores). Este paso fue fundamental para
conseguir que las imágenes de los geles bidimensionales fuera muy
reproducible incluso entre distintos laboratorios. El desarrollo de la técnica
por la citada empresa fue notable, con una descripción de los procedimientos y las condiciones electroforésicas muy precisas y didácticas. En la
actualidad, adquirida la empresa por la multinacional americana General
Eléctric en su división sanitaria (GE Healthcare), siguen siendo la referencia
en la electroforesis bidimensional de proteínas. No deja de ser curioso que
esta técnica electroforésica haya acabado en la empresa que fundó Thomas Alva Edison, que tanto hizo por la transmisión de la corriente eléctrica
continua.
Un tercer aldabonazo fue la secuenciación del genoma humano y de
otras especies, que permitió identificar las proteínas mediante búsquedas
en las bases de datos de proteínas deducidas de los genomas. Tras la
obtención de un listado de masas correspondientes a los péptidos obtenidos por digestión en el propio gel mediante proteasas y posterior análisis
por espectrometría de masas MALDI-TOF, se realiza la comparación de las
masas obtenidas experimentalmente con la de los péptidos deducidos por
la digestión teórica de las proteínas deducidas del genoma. Los datos
genómicos ahora se han complementado con las bases de datos de proteínas y, además, disponemos de herramientas de todo tipo que nos
ayudan a caracterizar o a predecir masas, puntos isoeléctricos, propiedades fisico-químicas, posiciones de corte por proteasas, distribuciones
isotópicas, modificaciones postraduccionales, topológicas o estructurales,
a alinear secuencias y realizar análisis filogenéticos.
En la actualidad, la proteómica ha dejado de ser una ciencia prometedora para pasar a ser una realidad que ha alcanzado plena madurez.
Aunque su principal utilidad es el estudio de los cambios cuantitativos de
la expresión de las proteínas con aplicación diagnóstica y terapéutica
basada en la búsqueda de biomarcadores de enfermedad y de respuesta a
tratamiento farmacológico, también ha venido a ser una herramienta muy
útil en la investigación básica: en las plantas, en los microorganismos, en
la detección de dianas terapéuticas en estudios de toxicidad, en el proteotipado de los individuos para predecir la respuesta al tratamiento o en la
búsqueda de modificaciones postraduccionales que ayuden a descubrir u
orientar el estudio de la etiología de los distintos procesos celulares o de
las enfermedades; e incluso se utiliza como herramienta de imagen para
localizar tejidos específicos, con múltiples aplicaciones, de las que cabe
destacar la que tiene en anatomía patológica para visualizar distribuciones neoplásicas en cortes de tejidos realizados con un microtomo.
A pesar de que el futuro siempre es impredecible, probablemente los
pasos de la proteómica se encaminen irremisiblemente hacia técnicas
multidimensionales basadas en la cromatografía y la espectrometría de
masas, abandonando la laboriosa separación en gel. Los equipos de
espectrometría de masas mejoran su sensibilidad por órdenes de magnitud en cada nuevo modelo que sale al mercado. Todas las combinaciones
posibles de espectrómetros en tándem de tiempos de vuelo, trampas
iónicas y cuadrupolos se pueden adquirir en analizadores cada vez más
compactos y con precios más reducidos. Recientemente se ha desarrollado
el orbitrap (técnica combinación de trampa y cuadrupolo) con una capacidad de resolución desconocida hasta la fecha y una exactitud en el cálculo
de masas sólo alcanzada por los equipos de análisis de masas basados en
la transformada de Fourier. La precisión cuantitativa, caballo de batalla de
la espectrometría de masas, ha mejorado considerablemente con la
aparición de métodos de marcajes isotópicos como el iTRAQ, o la metodología SILAC que realiza el marcaje en el propio cultivo celular con medios a
los que se les ha añadido un aminoácido etiquetado con un isótopo estable, habitualmente arginina marcada con 13C. Sin embargo, por el momento, los geles bidimensionales se resisten a abandonarnos gracias a los
nuevos métodos de tinción sensibles más reproducibles y con gran intervalo de linealidad, que lo mantienen como el método de referencia (state
of the art) gracias a la técnica denominada DIGE (Difference Gel Electrophoresis). El DIGE permite correr en el mismo gel hasta tres muestras diferentes, pero marcadas con diferente fluoróforo, lo que redunda en unas
excelentes prestaciones respecto a la comparación de los casos frente a los
controles intra- e intergel. Recientemente ha aparecido una sencilla pero
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útil metodología de fraccionamiento previo de la muestra denominada
dPC Fractionator, basada en el isoelectroenfoque en gel, capaz de resolver
en cinco centésimas de unidad de punto isoeléctrico. Con ella, en apenas
30 minutos, podemos tener la muestra preparada para realizar la digestión con tripsina que precede al análisis por espectrometría de masas.
Lo que sí sabemos con seguridad es que el futuro está en la capacidad y la ilusión que tienen los investigadores por seguir descubriendo e
innovando en el maravilloso mundo de la ciencia. Sin duda, estamos en la
edad dorada de la biología, que está viviendo una expansión enorme
gracias a los nuevos paradigmas descubiertos en el pasado siglo sobre la
estructura de los ácidos nucleicos y las proteínas. La etapa de investigación tras la aparición de un nuevo paradigma que Thomas S. Kuhn denominó de ciencia normal, nos dirige ahora hacia un largo camino por reco-
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Bibliografía citada:
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3
O'Farrell PH. High resolution two-dimensional electrophoresis of proteins. J Biol Chem. 1975 May 25;250(10):4007-21.
Anderson L, Anderson NG. High resolution two-dimensional electrophoresis of human plasma proteins. Proc Natl Acad Sci U S A. 1977
Dec;74(12):5421-5.
Bjellqvist B, Ek K, Righetti PG, Gianazza E, Görg A, Westermeier R, Postel
W. Isoelectric focusing in immobilized pH gradients: principle, methodology and some applications. J Biochem Biophys Methods. 1982
Sep;6(4):317-39.
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rrer para discernir los misterios de la vida en el ámbito molecular. ¡Biólogos del mundo, ha llegado vuestra hora! Ya pasaron las penurias y ahora
afrontamos un largo reto que comprende un lejano viaje en el que no
podemos olvidarnos de llevar las alforjas repletas de conocimientos, no
sólo de especies, del funcionamiento celular y de reacciones bioquímicas,
sino también de tecnología. Tendremos el apoyo de otras ciencias, pero ya
no se concibe a un buen biólogo sin el dominio de sofisticados equipos,
procesos y técnicas. La abundancia normalmente se presenta con un alto
peaje y no debemos confiar en pagarlo con un golpe de suerte. Ya hace
tiempo que Albert Einstein tuvo claro que Dios no realizó su acto creador
jugando a los dados… y a ver quién se atreve a contradecir a tan perspicaz pensador.
PREMIO NOBEL DE QUÍMICA 2009
El Nobel de Química del año
2009 premia el trabajo de tres
investigadores por sus estudios
sobre la resolución de uno de los
problemas más complejos de la
Biología: la estructura tridimensional del ribosoma.
Los ribosomas, presentes en
las células de todos los seres vivos, son las estructuras de la célula encargadas de traducir a proteínas el mensaje genético portado por la molécula de RNA mensajero que a su vez procede de la
molécula de DNA. Su complejidad
es enorme dado que están compuestos por moléculas de RNA y
alrededor de 50 proteínas. A su
vez, el ribosoma se encuentra
estructurado en dos partículas
diferentes que en los procariotas
constituyen la subunidad mayor o
50S y la subunidad menor o 30S.
La contribución de la investi-
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gadora Ada E. Yonath, del Instituto Weizmann en Israel y de los
investigadores Thomas A. Steitz,
de la Universidad de Yale, en Estados Unidos y Venkatraman Ramakrishnan, del Laboratorio de
Biología Molecular del Consejo de
Investigaciones Médicas en Cambridge, Reino Unido, ha sido precisamente la obtención, mediante
difracción de rayos X, de la estructura atómica de una de las partículas más complejas de la célula,
como son los ribosomas, a partir
de cristales de alta calidad.
terianos. Su bloqueo como consecuencia de la unión del antibiótico impide que la bacteria fabrique las proteínas y, por lo tanto,
acaba con la infección bacteriana.
La función de los ribosomas es
clave para la síntesis de proteínas
y, por lo tanto, crucial para la vida.
La comprensión de su estructura
no sólo supone un avance fundamental en la investigación básica, sino que permite comprender la acción de numerosos antibióticos que tienen como diana
precisamente los ribosomas bac-
Enrique Viguera Mínguez
[email protected]
Estos estudios permitirán en el
futuro dilucidar la estructura del
ribosoma eucariótico y permiten
especular con la idea de diseñar
moléculas que bloqueen específicamente el ribosoma de la célula
tumoral.
Profesor Titular del Área de Genética. Facultad de Ciencias.
Universidad de Málaga
Diciembre 2009
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Escribir bien no cuesta trabajo
El uso de las mayúsculas y las minúsculas
Resulta demasiado frecuente
que se escriben en minúscula:
• Las artes, ciencias y oficios:
encontrarse con un uso excesivo de las
Voltaren, Augmentine, Betadine.
tipografía, biología, medicina,
mayúsculas en los textos científicos. El
médico, álgebra, química orgánica.
• Las festividades; «Día de la
problema surge de la imitación de los
Independencia», «Navidad», «Día
• Los períodos y eras geológicas e
usos del inglés o del alemán, en los que
del Trabajo».
históricas.
abundan las mayúsculas, cuando en
• Los números romanos, que van
• Los días de la semana, los
español, como en francés, las
todos en mayúsculas.
nombres de los meses, las
mayúsculas son la excepción. De
estaciones del año y los
• El nombre de las calles: «calle
hecho, cometeremos pocos errores si
Panaderos».
horóscopos.
seguimos la premisa de que ante la
• El nombre de un libro o los
• Cualquier otro nombre común,
duda, minúscula.
capítulos que contiene, en los que
aunque se use para formar una
Con mayúscula
sólo se pone en mayúscula la
sigla o símbolo: «denominación de
Para empezar, recordemos los
primera palabra de los mismos:
origen (DO)» o «resonancia
casos en los que se usan la mayúscula
«El lenguaje de programación
magnética nuclear (RMN)».
inicial dentro de una frase:
PERL», «Anatomía de la mama»,
• Los tratamientos o títulos
«Las operaciones matemáticas y
honoríficos (señor, don, doctor,
• Los nombres propios y los
apodos.
lógicas».
profesor, duque, conde, ministro,
Con minúscula
san/santo, etc.) que precede a los
• Los nombres de las
organizaciones, departamentos,
Veamos ahora los casos en los que
nombres propios (aunque su
centros, asignaturas, cursos y
con frecuencia se escribe con
abreviatura sí lleva inicial
disciplinas científicas:
mayúscula cuando realmente hay que
mayúscula: Sr., D., Dr., Prof.).
«Conocimiento del Medio», «curso escribir con minúsculas:
• Los cargos y empleos públicos; si
de Biología Molecular Avanzada»,
el cargo es del máximo nivel y su
• Las teorías, teoremas, conceptos,
«jornadas sobre Traducción
constantes y leyes científicas: «ley
mención reemplaza el nombre de
Especializada», «departamento de
de Dalton», «teoría de la
la persona que lo desempeña, se
Biología Molecular y Bioquímica».
relatividad», «la constante de
puede escribir en mayúscula: «El
Planck», «la tabla periódica de los
presidente español, J. L. Rodríguez
• A diferencia de los anteriores, se
escriben sólo con mayúscula en la
elementos».
Zapatero, se reunió con...»; «"Ha
primera palabra los nombres de las • Los nombres de los elementos
sido una reunión provechosa",
asignaturas que no constituyen la
químicos, de los compuestos
indicó el Presidente».
denominación de una disciplina:
químicos, de los principios activos
• Los gentilicios, las lenguas, los
«Bioquímica de membranas»,
(incluidos los fármacos, pero no su
pueblos, las etnias y el nombre de
«Transporte iónico».
nombre comercial), de las enzimas
las monedas.
y de las unidades del sistema
• Los accidentes geográficos o los
• Los nombres de las batallas, de las
cuerpos celestes con nombre
internacional.
guerras y de los siglos: «siglo de las
propio: los Alpes, el río Amazonas, • El nombre común de minerales,
luces», «siglo de las cruzadas».
Venus, el Sol.
plantas y animales, razas, órdenes,
• Los nombres de las oraciones y las
familias, reinos, clases, etc., incluso
religiones.
• La primera palabra del nombre
latino de las especies: Escherichia
si se derivan de nombres
• Las notas musicales, los deportes y
coli, Homo sapiens.
científicos: las coníferas, los
las artes marciales.
cefalópodos, los artrópodos, las
• Los nombres comerciales de las
marcas de fármacos, pero no los
feofíceas.
Existen finalmente otros casos que
principios activos que contienen,
unas veces se escriben con mayúscula y
otros con minúscula, pero los veremos
en una próxima entrega.
M. Gonzalo Claros [email protected]
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Para saber más:
M. G. Claros (2009) Ideas, reglas y consejos para traducir y
redactar textos científicos en español. Bubok Publishing S.L.
(http://www.bubok.es/libro/detalles/15543/).
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Premio Nobel de Medicina y Fisiología 2009
Las tapas del libro de la vida
Una característica común en el trabajo
científico es el uso de un cuaderno para
anotar todos los detalles de las observaciones y experimentos que se realizan. Antes de
comenzar el trabajo en el laboratorio, el tutor
de mi trabajo de fin de máster me habló de
la importancia de que en este cuaderno se
describa con precisión las características con
las que se han realizado todas las experiencias y los resultados, indicando siempre la
cronología de los acontecimientos. Además
me obsequió con mi primer cuaderno de
laboratorio.
A los pocos días una de las tapas de la
libreta se salió del alambre del encuadernado y poco después sucedió lo mismo con la
otra. Seguí utilizando el cuaderno como si
nada pero cuando de verdad me alarmé es
cuando me di cuenta que las primeras hojas
también se estaban desprendiendo a un
ritmo acelerado. Por razones obvias no me
ha quedado más remedio que sustituirlo por
otro con unas tapas mucho más robustas
que también me regaló mi tutor.
Permítanme que utilice esta historia
cotidiana de alguien que intenta dar sus
primeros pasos en la ciencia para hablarles
de un descubrimiento que ha merecido a los
investigadores Elizabeth H Blackburn, Jack W
Szostak y Carol W Greider nada menos que el
Premio Nobel de fisiología o medicina este
año. Se trata de los extremos del ADN cromosómico denominados telómeros (del
griego telos, final, y meros, parte) que protegen la información de la vida como las tapas
protegen a un cuaderno y la enzima que
cataliza su síntesis, la telomerasa.
El problema del final de la replicación
Para entender la importancia de estos
extremos telómeros es necesario examinar el
problema del final de la replicación del ADN.
En la mayoría de los seres vivos la replicación
del ADN ocurre en las dos hebras de la doble
hélice al mismo tiempo pero este proceso
sólo puede darse en un sentido. Así, para una
de las hebras el sentido de replicación coincide con el sentido del desenrollamiento del
ADN (hebra conductora) mientras que para
la otra la replicación se da en sentido contrario (hebra retardada). La replicación en la
hebra retardada ocurre gracias a la incorporación sucesiva de oligonucleótidos de ARN
iniciadores en el sentido de avance de la
horquilla de replicación a partir
de los cuales la
ADN polimerasa
prosigue el proceso de replicación en sentido
contrar io, formándose así los
denominados
fragmentos de
Okazaki. Posteriormente los
nucleótidos de
ARN son sustituidos por los
correspondientes de ADN y los
fragmentos son
ligados, completándose la síntesis de la hebra
complementaria.
El problema es que las diferentes características topológicas del extremo final impiden
que la síntesis de la nueva hebra complementaria a la hebra retardada pueda completarse, quedando un hueco al final. Este
problema desaparece cuando el ADN molde
de la replicación es circular, como ocurre en
la mayoría de las células procariotas y los
virus de ADN.
De este modo, si no hubiera mecanismos que soslayaran este problema en eucariotas, resultaría en la pérdida progresiva de
material genético tras cada división celular lo
cual compromete la estabilidad cromosómica a lo largo de las generaciones. Esto se
puede comprobar experimentalmente al
introducir minicromosomas sintéticos (fragmentos de cromosoma de una molécula de
ADN lineal) en células de levadura. Después
de varias mitosis, se puede observar que
estos minicromosomas se han degradado en
mayor o menor medida.
Experimento con Tetrahymena y levaduras
Lo contrario ocurre con el ADN que
codifica el ARN de los ribosomas (ADNr), que
es una molécula lineal independiente de los
cromosomas en el protozoo Tetrahymena
thermophila, cuyo tamaño y secuencia resulta muy estable tras someterse a un gran
número de replicaciones. Elizabeth
Blackburn demostró que los extremos finales
o telómeros de este ADNr están constituidos
por varias decenas de repeticiones de una
secuencia de seis nuecleótidos.
Por otra parte, Elizabeth Blackburn y
Jack Szostak usaron las técnicas de la ingeniería genética para unir los fragmentos
finales del ADNr de Tetrahymena a ambos
extremos de un plásmido lineal de levadura.
A continuación, se utilizaron estos plásmidos
lineales recombinados para transfectar células de levadura. Tras varias generaciones se
observó que los plásmidos se mantenían
estables (fig 1), quedando demostrado el
papel de los telómeros para el mantenimiento de la integridad de los cromosomas a lo
largo de las generaciones. Además, el reconocimiento de los telómeros del protozoo
Tetrahymena por parte de las levaduras sugiere que la función de los telómeros se ha
conservado en la evolución de las células
eucariotas.
Más adelante, se identificaron las secuencias características de los telómeros
propios de las levaduras y se comprobó que
existía un número de copias en cada célula
igual al número de cromosomas, de lo cual
Germán Luque Caballero [email protected]
Licenciado en Química
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se puede concluir que cada cromosoma
dispone de estas secuencias repetitivas en
sus extremos para asegurar su mantenimiento después del ciclo celular.
Telomerasa
Carol Greider y Elizabeth Blackburn
investigaron la síntesis de los telómeros.
Primero, sintetizaron telómeros in vitro a
partir de oligonucleótidos de secuencia
similar a los telómeros, desoxinucleótidos
trifosfato y extracto de células de Tetrahymena. Además, pudieron demostrar que la
síntesis de telómeros tenía lugar de forma
secuencial, añadiéndose una repetición de la
secuencia de seis nucleótidos característica
en cada paso, gracias al marcaje isotópico de
dGTP y electroforesis del extracto del crudo
de reacción.
Posteriores experiencias demostraron
que esta actividad se debe a un complejo
ribonucleoproteico (ARN y proteína) al que
denominaron telomerasa. Se determinó la
secuencia del ARN de la telomerasa y se
observó que un fragmento es complementario a la secuencia repetitiva de los telómeros.
Así, se propone un modelo que explica la
síntesis de los telómeros por parte de la
telomerasa usando un molde de ARN intrínseco, desempeñando una actividad tipo
transcriptasa inversa. También se explica el
hecho de que se repita una secuencia de
unos pocos nucleótidos al utilizarse el mismo molde durante toda la síntesis.
Aplicaciones: cáncer, envejecimiento,
enfermedades hereditarias
Los anteriores descubrimientos son
clave para comprender los mecanismos que
permiten conservar la información genética
después de cada ciclo celular. También podemos comprender la limitación del número
de veces que podemos cultivar una misma
línea celular en el laboratorio si suponemos
que los telómeros se acortan progresivamente tras cada replicación.
Actualmente, el estudio de los telómeros
y la telomerasa es, por sus aplicaciones biomédicas, un campo de investigación de gran
actividad. Por ejemplo, el acortamiento progresivo de los extremos del ADN cromosómico a la largo de las replicaciones da lugar a
una inestabilidad genética, una vez que los
telómeros se han perdido y el ADN codificante se empieza a degradar. Esta inestabilidad
suele resolverse en la muerte celular, pero
también puede conducir a la aparición de un
tumor por un mecanismo dependiente de
p53.
Por otra
parte, la actividad
telomerasa de
células tumorales
s u e l e s e r a n o rmalmente elevada,
lo cual es necesario
para que estas
células puedan
dividirse un número ilimitado de
v e c e s . Ta m b i é n
o t ro s p ro c e s o s
como el envejecimiento y algunas
enfermedades
h e re d i t a r i a s s e
estudian desde la
perspectiva de los
te l ó me ro s y la
telomerasa.