25
abril

SORTEO Día del ADN – DNA didactic

Con motivo del Día Internacional del ADN, un año más, en DNA didactic vamos a celebrarlo.

Este año hemos decidido sortear 5 de nuestros Kits Avanzados (nivel Bachillerato) para montar nuestro modelo tridimensional de ADN de 12 pb y estudiar su estructura, características y propiedades, mediante las indicaciones de la Guía Didáctica que incluye el Kit.

Sorteo Día del ADN 2017 - DNA didactic

SISTEMA DE PARTICIPACIÓN:

Envíanos un correo electrónico a info@dnadidactic.com (poniendo en el asunto del email: “Sorteo Día del ADN“) en el que respondas a la cuestión siguiente:

¿Cuál es el número de moléculas diferentes posibles de ADN formadas por 10 pares de bases?

Para responder correctamente a la cuestión planteada deberás, además de acertar el número, justificar en tu email los cálculos que has realizado para obtener tu respuesta.

PLAZO DE PARTICIPACIÓN:

Las respuestas pueden enviarse hasta el domingo 30 de abril de 2017 (incluido).

RESOLUCIÓN DEL SORTEO:

La respuesta correcta a dicha cuestión aparecerá publicada durante la siguiente semana (del 1 al 5 de mayo) en el blog de DNA didactic.

Quienes acierten la cuestión serán notificados por email durante esa misma semana a la dirección desde la que nos envíen su respuesta. El sorteo de los 5 kits didácticos (nivel avanzado) se realizará entre dichos acertantes; posteriormente notificaremos por email el resultado definitivo a las 5 personas ganadoras del Kit en el que se les solicitará la dirección para el envío del premio.

¡Mucha suerte a todos los participantes!

Feliz día y semana del ADN  :)

Posted in Colaboraciones, DNA Didactic, Noticias, Para estudiantes BACH, Para estudiantes ESO | Tagged , , , , , | Leave a comment
25
abril

Feliz día del ADN 2017

¿Qué tal un poco de ADN?

Molécula tridimensional ADN - DNA didacticPara conmemorar este día, vamos a fijarnos simplemente en el nombre de esta famosa molécula.

ADN significa “Ácido desoxirribonucleico”. Gramaticalmente es un nombre (ácido) y un adjetivo calificativo (desoxirribonucleico).

Vayamos primero con el nombre. Ácido es un nombre referente a una clase de sustancias químicas Los ácidos son un tipo de moléculas que, en disolución, aportan a ésta  H+ (Hidrogeniones). En el caso del ADN  éstos son aportados por el radical –OH libre del fosfato de cada uno de sus nucleótidos componentes, ya que el –(O-H ) es un grupo en el que debido a la elevada electronegatividad del Oxígeno, el par de electrones que comparte en el enlace con el Hidrógeno  -que no es nada electronegativo- son atraídos hacia el oxígeno y dejan al hidrógeno casi sin ellos,  y así se desprende con facilidad del enlace quedando libres con carga positiva ( H+). Lógicamente el oxígeno, al quedarse con ellos queda con carga negativa (O-)  y permanece  unido al fosfato. Sigue quedando en el ADN que poseerá cargas negativas en todos sus grupos fosfato.

Llegados a este punto, se puede uno preguntar : pero….¿ y las BASES nitrogenadas A,T,G y C, no realizan el efecto contrario  ya que son BASES(lo contrario de ácido)?. Pues les diré que no pueden hacerlo en el ADN ya que sus grupos NH2 (radicales básicos) de su composición están “encadenados”, no están libres ya que están comprometidos en formar enlaces con el azúcar por un lado y con las bases complementarias por el otro y no pueden comportarse como tales bases y no son capaces de capturar hidrogeniones que sería el efecto negativo al ácido.

De todas formas ese compromiso de los grupos básicos de sus bases es un compromiso débil ya que  forman enlaces de “puentes de Hidrógeno” (uniones débiles) entre ellos, a través de sus radicales básicos,  aunque su gran nº a lo largo de todo el ADN hace de éste una molécula estable. No obstante, al ser débiles,  basta un cambio  en algún agente genérico (calor, cambio de pH del medio, agente químico desestabilizante,..) para que estos enlaces se rompan y se separen ambas hebras de la doble hélice.  A esto se llama “desnaturalización” del ADN. Fácil de conseguir y, además,  muy deseable ya que el ADN tiene que desnaturalizarse total o parcialmente para realizar sus trabajos. Así la célula ahorra energía al expresar y  volver a guardar su  conformación de doble hebra en su ADN. La renaturalización del ADN consiste en el fenómeno contrario y se consigue igual de fácil que el proceso de desnaturalización, revertiendo las condiciones.

Por lo tanto en condiciones normales –fisiológicas-  el ADN es químicamente un Ácido.

ADN polianiónico

El ADN en condiciones fisiológicas tiene cargas negativas a lo largo de sus dos hebras = polianiónico.

Por esta razón, además,  el ADN queda cargado negativamente en la zona de sus fosfatos que ocupan la parte exterior de la doble hélice y a todo lo largo. Esto posibilita varias propiedades. Por una parte la posibilidad de utilizar la electroforesis (responder a un campo eléctrico) y ser atraídos por el polo positivo hacia el que emigran las diferentes moléculas de ADN en mayor o menor distancia en función de su masa total . Es decir obtener separadamente diferentes fragmentos de ADN. Esta es una de las  técnicas fundamentales para la manipulación del ADN en el laboratorio.

Por otro lado facilita la interacción con moléculas con carga positiva. En concreto y en el lugar   donde se encuentra con las histonas (proteínas con carga positiva)  a las que se une para empaquetarse y desempaquetarse con relativa facilidad a la hora de la reproducción celular o a la de expresar o no sus genes.

El adjetivo desoxirribonucleicoen el calificativo específico formado por la unión de 2 palabras: la primera de ellas (desoxirribo)  hace referencia a uno de los componentes : la desoxirribosa, azúcar (monosacárido) de 5 átomos de carbono que ocupa la parte central de cada nucleótido , que se une al fosfato por un lado y a la base nitrogenada por el otro; la segunda (nucleico)  nos indica su localización: el núcleo celular.

La desoxirribosa es la ribosa desoxigenada (se le ha quitado oxigeno). En este caso concreto es la ribosa 2-desoxi (en su carbono 2 falta un oxígeno). Esta propiedad hace que la desoxirribosa carezca de grupos OH libres. Todos están comprometidos: el OH del carbono 1  con la base de  cada nucleótido, el del carbono 5 con los fosfato propio del nucleótido y el 3 con el fosfato del nucleótido adyacente y el del carbono 4  comprometido con la formación del anillo pentagonal. Así la desoxirribosa al carecer de grupos OH,  queda “ inerte” ya que no puede establecer acción química ninguna y carece de reactividad lo que es importante para dar estabilidad a la molécula de ADN.  En el ARN, la ribosa  del carbono 2 tiene el OH activo y es reactivo por lo que esta molécula es menos estable que el ADN.

Aunque las palabras que describen al ADN sintetizan su esencia y de ella se derivan ciertas propiedades como las que hemos descrito, esta molécula tiene muchas otras propiedades tanto químicas como físicas, que la hacen perfecta para el desempeño de su función esencial que no es otra que llevar en sí misma la información de los genes que hace a todos y a cada uno de los seres vivos ser como son.

Terminamos  con una frase original inglesa que lo resume: “DNA is LIFE, the rest  is  just  translation” (El ADN es la VIDA; el resto, simplemente, su interpretación)

GLOSARIO

Electronegatividad: Se dice de los átomos con  tendencia para atraer cargas negativas y se valora por la fuerza utilizada para realizarla.

Ribosa y desoxirribosa. Monosacáridos (azúcares sencillos) de 5 átomos de Carbono.

Histonas. Proteínas con carga positiva asociadas al ADN formando la fibra de cromatina y otras estructuras más compactas.

Nucleótido : Unidad molecular química formada por 3 componentes más básicos:  Fosfato (ácido fosfórico) unido a la desoxirribosa, que a su vez está unida a la base Nitrogenada (A ó T ó G ó C).

ADN: 2 filas de nucleótidos unidas transversalmente entre sí por los nucleótidos de bases complementarias (A y T; y G y C ) y con geometría de doble espiral.

Posted in Artículos, Noticias, Para estudiantes BACH | Tagged , , | Leave a comment
3
abril

Indicios vs. certezas en los análisis de ADN para casos de paternidad

La prensa de estos días relata una demanda de paternidad al difunto marido de la Duquesa de Medina Sidonia, también conocida con el sobrenombre de “Duquesa Roja”.

Leoncio González de Gregorio y Martí y la duquesa medina sidonia

La demanda ha sido interpuesta por una “supuesta hija” de D. Leoncio Glez. de Gregorio y Martí que habría sido concebida por su presunta relación con una doncella de la Finca en que residía.  Después de tres años de pleitos la parte demandante ha conseguido la exhumación del cadáver de su presunto padre.

¿Por qué se ha solicitado la exhumación y no se ha comparado  los ADN de los hijos legales con el de  la demandante – supuesta hija y hermanastra de los anteriores- a pesar de que –como afirma la noticia- los hijos legales se prestaron a hacerlo?

La respuesta es que la comparación de los análisis de ADN entre 2 o más personas  que son hermanos o hermanastros sólo puede presentar indicios de su parentesco; nunca certezas (salvo que fuesen hermanos gemelos monovitelinos).  Indicios que en términos de probabilidad ,  por término medio,  sería del 50%. Es decir, una probabilidad insuficiente para afirmarlo con certeza ya que también  podría producirse  al compararlos con un cierto pocentaje de cualesquiera otras personas escogidas al azar entre la población. Por tanto no es una prueba que proporcione certeza.

La justicia debe basarse en criterios científicos ciertos, o al menos con una certeza próxima al 100%. Circunstancia que no se produciría en ningún caso al comparar el ADN de las personas vivas implicadas, supuestos hermanastros. Y esta certeza sólo se cumple si comparamos el análisis de ADN entre un padre (o madre) y su hijo (o hija).

El análisis de ADN se basa en la determinación de 15 locus (genes) que son muy polimórficos  en los seres humanos e independientes (se transmiten independientemente unos de otros).  Es decir, que cada uno de esos genes presenta muchas variantes (entre 8 y 24 variantes) y en cada una de ellos las variantes se transmiten aleatoriamente. Cada persona presenta una combinación de 2 variantes para cada gen (una variante recibida del padre y la otra de la madre). Si una de  las variantes presentes en un presunto hijo o hija  está también presente en el padre (o madre) en todos y cada uno de los 15 genes, se puede afirmar con un grado de certeza cercano al 100% que efectivamente es su hijo/a.

Pongamos un ejemplo:

Imaginemos una quiniela de números.

En la casilla 1 caben 8 posibilidades y sólo puede marcarse una de las 8; en la casilla 2, 14 posibilidades y sólo puede marcarse una de las 14; en la casilla 3, 24 posibilidades y sólo se marca una;…. y así hasta 15 casillas con diferentes números de posibilidades y de cada una se marca sólo una.  Resulta que acertamos a marcar las posibilidades concretas  correspondientes a las 15 casillas: PREMIO; ¡¡ Paternidad confirmada!! .

Si lo queremos con números

-acierto en la casilla 1= 1/8

-acierto en la casilla 2 =1/14             Posibilidad de acierto 1 y 2 = 1/8 x 1/14 = 1/112

-acierto en la casilla 3= 1/24            Posibilidad acierto 1,2 y 3= 1/112 x 1/24 = 1/2688

…………………………………………

…………………………………………

etc. …………………………………..

-Acierto en las 15 casillas = 1/ 71.000.000.000.000.000. Uno entre setenta mil billones  (setenta mil millones de millones); es decir, uno entre  1 millon de  veces el nº de habitantes actuales de la tierra (*)

(*) Los cálculos se han realizado suponiendo que la frecuencia poblacional de cada uno de los alelos o variantes de cada gen sea la misma. Para realizar los cálculos con toda exactitud se utilizan las frecuencias alélicas (de cada uno de los polimorfismos concretos) reales en la población. A pesar de ello, el resultado final no difiere significativamente con los resultados obtenidos.

Sin embargo, cuando se trata de comparar el ADN con el de supuestos hermanos sucede lo siguiente. Los hermanos o hermanastros reciben para cada gen, aleatoriamente, uno de los 2 polimorfismos concretos que el padre posee. Así pues la probabilidad de que 2 hermanos o hermanastros posean la misma variante en ese gen (de los 2 que tienen; el otro lo recibirían de la madre) es de ½: la misma de que al lanzar una moneda 2 veces se obtengan 2 caras o 2 cruces (para coincidir en los 2 hermanos). Como se analizan 15 de estos genes, por azar, lo lógico es que –por probabilidad media- coincidan en 7-8 de los 15 (50%); pero no tiene por qué ser siempre así en cada caso concreto y podría darse el caso de que no coincidieran en ninguno (caso muy poco probable, ya que les ha tocado la otra variante del padre en los 15 genes) y el caso opuesto que hubiera una coincidencia en todos (Caso igualmente muy improbable: les ha tocado la misma variante del padre en los 15 genes) y todos los casos intermedios: 1 de15; 2 de 15; 3 de 15; 4 de 15; ………..hasta 14 de 15. La frecuencia estadística de estas coincidencias iría en aumento hasta los 7-8 de 15 y disminuiría igualmente hasta la coincidencia total, según una distribución binomial.

Por tanto en “un caso concreto” como la comparación de 2 hermanos o hermanastros podrían darse cualesquiera de las coincidencias: coincidir, por ejemplo en 2 de los 15 o en 7 de los 15; o cualquier otra cantidad de coincidencias. Por tanto dicha prueba no tiene un valor de certeza y todo lo más que pudiésemos decir es que, según el resultado, hay “indicios” de que ambos pudieran ser hermanos.

En otro post anterior comentamos otro caso de demanda de paternidad, que parece ser que se están poniendo de moda.

 

Posted in Artículos, Noticias, Para estudiantes BACH | Tagged , , , | Leave a comment
1
febrero

Roturas del ADN…. y su reparación

 A lo largo de la vida de las células de un organismo, su ADN puede “estropearse” puesto que está sometido a muchos ciclos de replicación y división. Se puede decir que el ADN ha “currado” mucho y, como en todo, el calendario no perdona.

Se calcula que una persona de 70 años, por término medio, ha sufrido 2.000 roturas de su ADN en sus células. Roturas en la doble cadena, en ocasiones con desgajamientos de ambos extremos rotos (pérdida de fragmentos de nucleótidos en los mismos). Son las roturas denominadas DSB (Double strand DNA breaks).

¿Y qué sucede cuando el ADN se rompe?

rotura-adnImagen: Fuentedelaeternajuventud.wordpress.com

Si sucede, que como hemos indicado siempre ocurre en mayor o menor grado y número, el propio ADN tiene mecanismos de reparación; genes que se traducen en proteínas  actuando como ADN-polimerasas de reparación que se ocupan de minimizar el daño, y de otras proteínas que actúan de factores de transcripción de los anteriores que, conjuntamente van a actuar, además según sea el tipo de rotura producida. Existen varios tipos de ADN-polimerasas de reparación para los diferentes tipos de rotura. También actúan en estos procesos las ligasas para sellar la reparación efectuada.

Puede que sea sólo una sola hebra del ADN la que se ha roto: SSBRR ( Single strand break repair). Esto está chupado. La hebra complementaria servirá de molde para que dichas proteínas, unas actuando como enzimas y otras complementando un complejo proteico de reparación, limpien de nucleótidos la brecha y colocan los nucleótidos complementarios al molde que les proporciona la hebra intacta.

Puede que sea una rotura más o menos compleja de la doble cadena. Este caso es más grave ya que se pierde la continuidad del ADN  y, además  a menudo sus extremos se deshilachan, pudiéndose producir pérdidas de algunos nucleótidos en alguno de estos extremos  en alguna de las 4 cadenas, y en el peor de los casos en todos ellos.

En tales casos, la maquinaria celular puede recurrir a 2 tipos de reparación, en función del momento y de la magnitud de la rotura:

a.- Reparación con molde, también denominada reparación asistida por plantilla o reparación homóloga, en la que el molde lo proporciona el ADN del “otro” cromosoma homólogo; que vendría a ser un mecanismo similar a la reparación de rotura de una hebra: cortar, limpiar extremos y colocar los nucleótidos según la plantilla proporcionada por el otro ADN del cromosoma homólogo.

Acostumbra a suceder en el proceso de  división celular donde las fibras cromatínicas de ADN y posteriormente cromosomas se ven sometidas a tensiones y desplazamientos. No obstante como los homólogos acostumbran a situarse en las proximidades unos de otros, facilitan este tipo de reparación.

b.- Reparación no homóloga, sin molde ni plantilla a la que recurrir. Denominada NHEJ  (Non homologous end joining). En este caso depende de cómo hayan quedado los extremos rotos. Si es una rotura  sin pérdida de nucleótidos en alguno de los 4 extremos, éste se respeta, se limpian los otros y se rellena con los nucleótidos correspondientes. No obstante no siempre ocurre así y, a la célula le resulta imposible decidir cómo tiene que reparar. En tales casos, limpia eliminando nucleótidos en los extremos hasta encontrar una microhomología en las cadenas.  Es decir uno o varios nucleótidos complementarios que enganchen. Y sella la unión. Este tipo de reparación en como empalmar un cable roto con cinta aislante o colocar una tirita en una herida abierta. Como nota anecdótica, en este tipo de reparación actúa una polimerasa “creativa”, y por tanto, un poco “alocada” ya que pone nucleótidos al azar. Se consigue la continuidad de la doble cadena pero, habitualmente se pierden algunos nucleótidos de la secuencia (una delección). Una delección no tiene por qué significar una catástrofe para el ADN de la célula. Depende del lugar del ADN en que se ha producido (ADN codificante , regulador o ADN “basura”) y puede que no tenga trascendencia fisiológica.

Si, a pesar de la reparación, la pérdida de esa pequeña secuencia de nucleótidos, en dicha rotura y/ u otras,  supone  un trastorno  importante para la fisiología celular, ésta tiene otro mecanismo en la reserva “por si las moscas”: su propio suicidio, denominado apoptosis. Se envía  una señal a sus lisosomas para que abran en el interior de la propia célula su contenido de enzimas proteolíticos –que actúan como tijeras podadoras-  deshaciéndola en pedazos. Sus restos, además son aprovechados por las células sanas circundantes como nutrientes.

Si la diversidad de mecanismos de reparación puede parecernos excesiva, se ha realizado recientemente un nuevo descubrimiento en Bacterias que amplía aún  más el número de ellos.

Esta es otra de las funciones del ADN: contiene genes para su propia autorreparación.

En ocasiones las roturas también pueden ser provocadas por la propia célula para deshacer, por ejemplo, un apareamiento incorrecto de nucleótidos producido durante la propia replicación del ADN ya que las ADN polimerasas de replicación también cometen algunos errores.

Sobre este mismo tema: una conferencia imprescindible

Posted in Artículos, Para estudiantes BACH | Tagged , , , | Leave a comment
26
enero

¡Bacterias! : Cuidado! Cuidado!

Las bacterias son un grupo numerosísimo de seres vivos cuya estructura celular es muy simple. Son células procariotas, sin orgánulos, son como piscinas pequeñas con agua y con todos sus constituyentes: ADN, proteínas, lípidos, glúcidos, etc. metidos en ella. Quizás su mayor complicación estructural se encuentre en el propio vaso de esa piscina: su membrana y pared celulares.

Son el grupo de seres vivos más antiguo. Han existido desde siempre en la tierra (desde hace 4.000 millones de años) y, apenas han cambiado su estructura. Se puede decir que cada una de las eras en que se divide la historia de los seres vivos en la tierra ha sido la era de las bacterias, y la nuestra no es una excepción. Eso da muestras del éxito que como seres vivos han tenido a lo largo de la evolución.

Su éxito  biológico se debe a muchos factores entre los que destacaría la tremenda complejidad y adaptabilidad de sus metabolismos, su facilidad y rapidez reproductiva con numerosísima descendencia, su “altruismo” individual -por el no dudan en sacrificarse en beneficio de la comunidad- , sus formas de intercambio de información genética y, derivada de todas ellas, su extraordinaria capacidad y rapidez  de adaptación biológica. Son capaces de vivir en todos los ambientes imaginables y de resistir condiciones extremas.

Las bacterias, de cara a nosotros, tienen mala prensa ya que sólo nos fijamos en aquellas que nos hacen daño: las que  nos provocan enfermedades. Éstas son minoría y casi todo el resto no producen sino beneficios tanto a nosotros como a otros seres vivos y al medio ambiente. Podemos afirmar que la vida no sería posible sin su existencia.

A las bacterias que nos producen enfermedades , desde el primer cuarto del siglo anterior, las hemos mantenido a raya a base de antibióticos (sustancias químicas mortales para ellas y también para otras células, incluídas las nuestras). Cada vez con diferentes clases o sucesivas generaciones de esos antibióticos, ya que la capacidad de adaptación bacteriana las iba convirtiendo en resistentes a ellos. Había que inventar y descubrir nuevas sustancias antibióticas hasta completar una lista enorme de ellas. Sólo era cuestión de tiempo que nos ganaran la carrera,  independientemente del adelanto que nosotros hemos producido con el mal uso de los mismos, y ese tiempo parece ser que ya ha llegado. Sus metabolismos se han adaptado y han encontrado vías de escapar a su acción. Están apareciendo cepas de esas bacterias canallas resistentes a la acción de los antibióticos, ni siquiera a los de última generación.

Este es un grave problema médico actual que ha sido alertado por diferentes organismos nacionales de salud,  ya que, si no lo atajamos, podamos volver a la era en la que no eran posibles ni las operaciones médicas más simples, por no hablar de trasplantes, quimioterapia o cuidados intensivos. Posiblemente será un problema médico permanente ya que “más sabe el diablo (o sea la bacteria) por viejo, que por diablo” y, aunque la ciencia descubra una nueva estrategía para acabar con ellas, más tarde o temprano, darán con la fórmula para esquivarla.

Pienso que una de las estrategias más eficiente y duradera en un futuro próximo será aquella que desarrolle un protocolo que pueda individualizarse en cada individuo en función del estudio previo del tipo concreto de infección bacteriana que le afecta. Tendrá que ser un protocolo rápido, eficiente e individualizado  probablemente basado en algún método para destruir el genoma bacteriano sin el cual la bacteria carece del principio generador de su biología imposibilitando cualesquiera de sus acciones vitales; o sea, atajando el problema en su raíz.

Por poner un ejemplo: Un individuo ha sido infectado por un tipo de bacteria “A” super-resistentes. Se analiza el genoma de la bacteria y se secuencia. En el laboratorio se “fabrican” virus bacteriófagos específicos para ellas y no virulentos frente a nuestras propias células y tampoco  frente a las bacterias beneficiosas que se encuentran en nuestro organismo. A estos virus se les dota de un sistema genético CRISPR-Cas 9 con secuencias espaciadoras CRISPR coincidentes con secuencias específicas  del genoma bacteriano descubiertas en nuestro análisis anterior. Se introducen los virus en el enfermo y ellos darán cuenta de las bacterias “A” porque son su objetivo específico y con el sistema introducido cortan y  destruyen su genoma.

Imagen de J.L. Sánchez Guillén - presentación "M1 Microbiología"

Imagen de J.L. Sánchez Guillén – presentación “M1 Microbiología”

También podemos hacer que las propias bacterias se autodestruyan incorporando, en bacterias de la propia cepa canalla, un plásmido al que hemos introducido el sistema CRISPR-Cas 9, con los espaciadores específicos del genoma patógeno. El plásmido se autorreplica en las bacterias y por conjugación bacteriana se lo pasan unas a otras donde actúa rompiendo –por acción del sistema CRIPR incorporado- el genoma de cada bacteria.

Así de sencillo y, al mismo tiempo, así de complicado.

Posted in Artículos, Para estudiantes BACH | Tagged , , , , , , | Leave a comment
20
enero

Productos médicos fabricados por OMGs

Proteínas obtenidas a partir de organismos transgénicos utilizados en Medicina

(Datos obtenidos en http://www.chilebio.cl/)

PRODUCTO SISTEMA DE PRODUCCIÓN ENFERMEDAD
1.-FACTORES DE COAGULACIÓN
Factor VIII Células de mamífero Hemofilia A
Factor IX Células de mamífero Hemofilia B
Factor VIIa Células de mamífero Ciertas formas de hemofilia
 2.-ANTICOAGULANTES
Activador del plasminógeno tisular Células de mamífero Infarto de miocardio
Activador del plasminógeno tisular Bacterias Infarto de miocardio
Hirudina Levaduras Trombocitopenia y prevención de trombosis
 3.-HORMONAS
Insulina Bacterias / Levaduras Diabetes mellitus
Hormona de crecimiento Bacterias Deficiencia de la hormona en niños, acromegalia, síndrome de Turner
Folículo-estimulante Células de mamífero Infertilidad, anovulación y superovulación
Paratiróidea Bacterias Osteoporosis
Gonadotrofina coriónica Células de mamífero Reproducción asistida
Tirotrofina Células de mamífero Detección /tratamiento de cáncer de tiroides
Luteinizante Células de mamífero Ciertas formas de infertilidad
Calcitonina Bacterias Enfermedad de Paget
Glucagon Levaduras Hipoglucemia
  4.-FACTORES HEMATOPOYÉTICOS
Eritropoyetina (EPO) Células de mamífero Anemia
Factor estimulante de colonias de granulocitos/macrófagos (GM-CSF) Bacterias Netropenia, transplante autólogo de médula
 5.- INTERFERÓN E INTERLEUQUINAS
Interferón alfa (IFN alfa) Bacterias Hepatitis B y C, distintos tipos de cáncer
Interferón beta (IFN beta) Células de mamífero Esclerosis múltiple
Interferón gamma (IFN gamma 1b) Bacterias Enfermedad granulomatosa crónica
Interleuquina 2 (IL-2) Bacterias Cáncer de riñón
6.-VACUNAS
Anti-hepatitis B Levaduras Inmunización contra la hepatitis B
Anti-hepatitis A Levaduras Inmunización contra la hepatitis A
Anti-enfermedad de Lyme Bacterias Inmunización contra la enfermedad de Lyme
 7.-ANTICUERPOS MONOCLONALES RECOMBINANTES
Anti-IgE (recombinante) Células de mamífero Asma
Anti-TNF (recombinante) Células de mamífero Arthritis reumatoidea
Anti-IL2 Células de mamífero Prevención rechazo agudo transplante de riñón
 8.-OTROS PRODUCTOS RECOMBINANTES
Proteína morfogénica del hueso-2 Células de mamífero Fractura de tibia
Galactosidasa Células de mamífero Enfermedad de Fabry
Iaronidasa Células de mamífero Mucopolisacaridosis
Proteína C Células de mamífero Sepsis severa
Beta-glucocerebrosidasa Bacterias Enfermedad de Gaucher
DNAsa Células de mamífero

 

Posted in DNA curioseando, Noticias | Tagged , , , , , | Leave a comment
19
enero

Secuencias de ADN: Palíndromos (3)

En algunas carreteras, cuando tomamos un desvío, circulamos por un pequeño tramo de carril único. También se produce en los tramos palíndromos cuando éstos contienen en el centro de su secuencia una pequeña secuencia no palindrómica. Formarían también una estructura cruciforme en cuyos extremos existiría un único carril circular para volver a tomar la continuidad del brazo de la estructura. A estas secuencias se les denomina palíndromos interrumpidos. Y pueden formar estructuras cruciformes en las que sus extremos forman anillos monocatenarios; es decir, de un solo carril.

palindromos4Los tramos palíndromo (continuos o interrumpidos) son relativamente frecuentes en la larguísima carretera del ADN.

Para determinar su frecuencia, tomemos como ejemplo un palíndromo continuo de 6 unidades. Las posibles disposiciones de los 6 automóviles en ambos carriles, vendría dada por la fórmula 46, ya que cada posición depende de la disposición de los 6 colores del modelo de coche en un solo carril ( a la otra no le queda más remedio que cumplir con la regla de la complementariedad y no influye como variable).

Primera posición: 4 colores posibles (4); 2ª posición. 4 colores posibles(4) independientemente del color de la 1ª posición, por tanto 4x 4 = 42 posibilidades en las 2 primeras posiciones, y así sucesivamente hasta la 6ª posición. Por tanto 46 disposiciones diferentes en un tramo de 6 automóviles seguidos. De todas ellas, habrá algunas disposiciones que formarán una secuencia palíndroma. Veamos cuántas.

Fijémonos que en una secuencia palíndromo de 6 unidades queda determinada por la disposición de los 3 primeros colores –justo hasta la mitad del palíndromo-, ya que para constituirse como secuencia palíndromo, a los 3 siguientes colores sólo les cabe una única disposición respecto a los 3 primeros. Este 2º tramo del palíndromo sólo puede tener una sola disposición de su orden de colores que dependerá de las 43 disposiciones de los 3 primeros. Por tanto habrá 43 x 1 = 43 secuencias palíndromas entre todas las posibles (46).

La probabilidad de que cualquier tramo o secuencia del ADN de 6 escogido al azar sea un palíndromo es de 43/46= 1/43 = 1/64; es decir una de cada 64 secuencias. Y como en el ADN existen multitud de tramos –tomados de 6 en 6- a lo largo de su recorrido, muy probablemente aparecerá 1 palíndomo, por termino medio cada vez que exploremos hasta 64 secuencias de 6 unidades. El ADN estará lleno de secuencias palíndromo de 6 unidades.

Conforme aumenta el número de unidades del tramo palíndromo, su frecuencia disminuye considerablemente. Con 8 sería 1/44= 1/256; para 10 sería 1/45 =1/1024,…. Para un palíndromo de 20 unidades 1/410 = 1/1048576 ; y así sucesivamente. Aún así el ADN es lo suficientemente largo para que, por simple azar –que es como realizado la base del cálculo- existan muchas secuencias de este tipo, incluso de bastantes unidades. Lógicamente las más cortas serán mucho más abundantes que las de mayor número de unidades.

Así podemos entender cómo las desviaciones, más o menos largas, su disposición y las distancias entre unas desviaciones y otras pueden servir de mapa de referencia para realizar una  localización rápida y precisa de los genes en esa larga carretera que constituye el genoma.

Posted in Artículos, Para estudiantes BACH, Para estudiantes ESO | Tagged , , , | Leave a comment
18
enero

Secuencias de ADN: Palíndromos (2)

En el post anterior no hemos indicado que los automóviles que conforman esa enorme caravana (nucleótidos) sólo son de 4 clases. Mejor dicho, del mismo modelo y de 4 colores diferentes, que llamamos técnicamente A,T, G y C y que, como todo automóvil, tienen una parte delantera y otra trasera.

A la parte delantera se le denomina extremo 5´ del automóvil-nucleótido y a la parte trasera se le denomina extremo 3´.

Veamos su disposición en la caravana y en ambos carriles. El primero de los coches que se haya situado en un carril de la carretera no tendrá ningún otro automóvil delante, su parte delantera (5´) está libre. Los demás del mismo carril tendrán un coche por delante y otro por detrás: sus dos extremos están conectados, y así, hasta el último de ese carril cuya parte trasera (3´) marcará su final. Podemos decir que ése es carril de ida de Madrid a Coruña, por ejemplo: el primer coche en llegar marca el término del viaje (5´: Coruña) y el último marca el inicio (3´: Madrid).  En el otro carril sucede lo contrario: el primero de la larga fila llegó en primer lugar a Madrid (5´) y el último se encuentra en Coruña (3´). Es el carril de ida de Coruña a Madrid. Al revés que el anterior. Los carriles de la carretera, lo mismo que la disposición de nucleótidos en el ADN, es Antiparalela, porque los coches (nucleótidos) van en direcciones contrarias, cada uno en su carril.

Esto tiene su importancia en el ADN, entre otras cosas y sobre todo, porque la maquinaria celular coloca los nucleótidos marcha adelante y , salvo casos anecdóticos, no sabe hacerlo de otro modo. Se puede decir que los nucleótidos –a diferencia de los automóviles- carecen de marcha atrás. Este “inconveniente” produce que se “compliquen” procesos del ADN tales como su replicación y transcripción; aunque, por otra parte, favorecen que en el mismo tramo puedan existir 2 secuencias diferentes: 2 mensajes distintos en el mismo trayecto. Doble información en un solo espacio.

Tampoco hemos indicado que, además, los 4 coches o nucleótidos “exigen” un único modo de colocarse en ambas cadenas. Aunque el orden de los colores de automóviles que se encuentran situados en un carril cualquiera pueda ser el que “aleatoriamente” queramos; tal   secuencia determina inequívocamente el orden de automóviles de la otra; y lo mismo al revés.

La regla que determina dicha disposición es: si en un carril se encuentra un coche modelo A (azul, por ejemplo), en el otro, y a su misma altura, tiene que estar situado un coche T (rojo, por ejemplo) y lo mismo sucede con G ( verde, por ejemplo) y C (naranja, por ejemplo). Nunca deben enfrentarse de ninguna otra forma, porque no es posible químicamente. No es posible A con G ó con C; ni T con G ó con C, ni G con A ó con T; ni C con A ó con T. Siempre naranja con verde y azul con rojo. Esto se simplifica diciendo que tiene disposición complementaria. Dos carriles en la misma carretera de coches en caravana: con carriles complementarios y antiparalelos.

Así podemos entender que en un tramo determinado normalmente no coincida la disposición de la secuencia de los colores de los automóviles –si los contemplamos en el orden parte delantera(5´)-trasera(3´)- en ese mismo tramo. Lo que nos hace perentorio, como ya hemos indicado, otra de las propiedades o características del ADN: en un mismo tramo hay 2 secuencias o mensajes diferentes. (Véase por ejemplo en el tramo intermedio de la figura adjunta)

Sin embargo es posible y real el hecho de que ambas secuencias coincidan en un tramo (En la figura adjunta los 2 tramos acotados). Son las secuencias palíndomo que, como dijimos en el post anterior, son secuencias que producen desviaciones más o menos largas –en función del tramo palindrómico- que hace que estas secuencias sirvan de “mapa” de esa larga carretera en la que situar –de forma precisa y rápida- aquellos tramos en la que maquinaria celular quiera “fijarse” y actuar sobre ella.

palindromos3Por poner un ejemplo: la secuencia 5´… G A T A T C  …3´ en una de los carriles coincide con la misma secuencia dentro del mismo tramo en el otro carril, también de 5´a 3´. Sus coches pueden perfectamente provocar un desvío de la dirección principal de la carretera para hacerlo sin contradecir las características (antiparalelismo y complementariedad) de los 2 carriles del ADN, y así, formar un doble desvío igual en ambos carriles de la carretera principal, que en el ADN se denomina estructura cruciforme.

Posted in Artículos | Tagged , , , | Leave a comment
17
enero

Secuencias del ADN: Palíndromos (1)

Imagínese usted una carretera con carril de ida y de vuelta. Imagínesela absolutamente llena de coches en caravana, tanto en un carril como en el otro, de modo que ninguno de ellos puede avanzar.

Imaginen ahora que el trayecto ocupado por esa inmensa caravana es la distancia de Coruña a  Cádiz (1.200 Km. aproximadamente). Si cada automóvil ocupa una longitud de carretera de 5 metros, el número de coches en cada dirección sería: 1.200.000m/5m = 240.000 coches. Se necesitarían 480.000 automóviles para cubrir ambos carriles.

Supongan ahora que vd. se encuentra situado en helicóptero sobre un tramo concreto de esa carretera y le piden que “identifique” de qué tramo se trata. Muy probablemente diría que imposible; o todo lo más, buscaría referencias o bien de los automóviles, de la propia carretera, sus posibles cruces, de la posición solar, de los posibles accidentes topográficos, de los núcleos de población que la rodean, etc., para ver si todo lo observado pudiera encajar con una posible respuesta. Imaginen ahora la misma situación anterior pero observando únicamente la carretera, con sus coches y nada más. Ahora se rendiría absolutamente, salvo que coches, señales y paneles de la propia carretera pudiera insinuarle pistas para poder hacerlo.

El ADN humano –y de cualquier ser vivo- es como esa carretera, cuyos nucleótidos se asemejan a los coches situados en ambas direcciones, pero muchísimo más larga aún; nada menos que 3.200.000.000 coches en cada dirección. Nada más y nada menos que 16 millones de Km de caravana. Suficiente para alcanzar nuestro sol , o mejor, todas las carreteras de Europa –quizás del mundo entero- rellenas de automóviles parados en caravana. ¿Cómo identificar el tramo que estamos contemplando desde nuestro helicóptero? ¿Cómo haríamos para localizar  un tramo determinado?. Éste es un problema que la maquinaria de la célula debe resolver ya que determinados tramos –que podemos asemejarlos a los genes del ADN- tienen que actuar; cada uno en su momento y circunstancia en función del tipo de célula en el que se encuentra y también en función del ambiente celular (interno y externo). palindromo 1

 Existen muchos tramos –en función de las circunstancias celulares citadas- de esa enorme carretera a los que ya está impedido su acceso: no son identificables. Vendrían a ser , siguiendo nuestro simil, tramos de carretera que pasan por túneles, zonas boscosas, etc., en que no es posible su observación  desde el helicóptero. Pertenecen a la heterocromatina nuclear que está pero que no actúa. Otros se encuentran en obras, están cortados por otras circunstancias: derrumbes, inundaciones, nieve, etc. que temporal o definitivamente están inaccesibles. Son tramos marcados epigenéticamente (nucleosomas apelotonados, histonas del nucleosoma no acetiladas, metilaciones en los nucleótidos, etc.). Aunque  relativamente accesibles, tampoco son funcionales. Y nos queda el resto de los tramos que todavía son muy numerosos. Como diferenciar los tramos “concretos” para situar nuestro helicóptero en posición?

Una de las formas es hacerlo mediante el propio trazado de que la carretera que consiste en realizar “desviaciones” para “marcar” esos tramos. En determinados puntos, los carriles se desvían uno del otro hacia ambos lados igualmente y vuelven de nuevo a retornar al punto de desviación, adoptando una configuración cruciforme.

 palindromos2La magnitud de la desviación –longitud de los brazos de la estructura cruciforme- es variable: unas decenas de metros, centenares de metros o kilómetros. Existen muchísimos de estos puntos de referencia a lo largo de la carretera de forma que podemos situarnos en un tramo si tenemos en cuenta que éste se encuentra, por ejemplo, después de 2 desviaciones de  187 y 278 metros,  y de otras 2, la primera de 27 metros y la segunda de 2,45 Km. Tomando como referencia las desviaciones , sus magnitudes o incluso los tipos de automóviles que se encuentran en ellas, nos indican el tramo concreto en que queremos fijarnos. Lo mismo sucede en el ADN celular. Estos tramos que provocan desviaciones, en el ADN se denominan palíndromos, y vienen determinados por el orden en la disposición de los automóviles (nucleótidos) en la caravana. De este modo, la configuración de la propia carretera conforma señales propias para la localización de tramos concretos. Así, los genes del ADN son relativamente fáciles de localizar para que la maquinaria que los pone en funcionamiento sea rápida y eficaz. Fácil e ingenioso.

No es la única y exclusiva forma que tiene el ADN de fijar la localización de sus genes. Los tramos palindromo también son utilizados para otras funciones, siendo reconocidos por su propia configuración: tramos por donde el ADN puede “cortarse” por enzimas de restricción, tramos reguladores de la actividad génica; tramos que se transcriben a ARNm o ARNr,… En el siguiente post trataremos  de explicar con más detalle la naturaleza de las secuencias palíndromo.

Posted in Artículos | Tagged , , , , , | Leave a comment
24
noviembre

El ADN es cosa de bits

Un genoma humano tiene 3.200.000.000 pares de bases. Tener en cuenta una secuencia de tal calibre, además de sólo 4 “letras” diferentes, se insinúa imposible. Aunque sólo fuese por esta circunstancia, el apoyo informático se convierte en absolutamente necesario.

La informática se convierte así en un aliado necesario de la biología principalmente a nivel molecular.

¿Cómo descubrir, en ese listado inmenso, la secuencia concreta que andamos buscando? ¿Cómo diferenciar secuencias “equivalentes” en el ADN de diferentes personas, o de diferentes organismos?

Las bases de datos de secuenciación de genes y genomas cada vez son más amplias (también para obtenerlas es necesaria la informática). Cada día aparecen noticias sobre la secuenciación del genoma de nuevos organismos. El problema de la biología actual del ADN es la enorme cantidad de datos que poseemos y su fuerte ritmo de crecimiento que debe obligar a la creación de programas informáticos eficientes y rápidos para ordenarlos, describirlos y compararlos.

Además de analizar secuencias, la informática puede servir de gran ayuda para descubrir la “calidad” de las mismas (su acción) por la interrelación funcional, que sabemos que se produce entre diferentes secuencias localizadas en diferentes parte del genoma. Me atrevo a predecir que un futuro premio Nobel será consecuencia del descubrimiento realizado por alguna herramienta informática.

La biología ya no sólo es cosa de bota y de bata: se necesitan bits

La biología ya no sólo es cosa de bota y de bata: se necesitan bits

La informática ayuda, además, en la conformación 3D. La naturaleza bioquímica de la vida y de sus disfunciones está determinada por las interacciones en 3D que se producen entre diferentes componentes bioquímicos. Sobre todo ADN y proteínas. La informática puede realizar y variar de una forma gráfica y rápida las diferentes conformaciones que pueden adoptar ciertas moléculas para comprobar las posibilidades de sus interrelaciones tridimensionales.

Todo ello requiere el desarrollo de herramientas, algoritmos y software adecuado para conseguir de forma rápida y precisa todos los resultados de las investigaciones en este campo.

La Informática así aplicada recibe el nombre de Bioinformática y constituye un poderoso instrumento imprescindible, hoy día, en la investigación biológica.

Posted in Artículos, Noticias | Tagged , , , | Leave a comment