El origen de los priones, cómo se crean las semillas de la Enfermedad de las Vacas Locas

Los priones (partículas infecciosas de naturaleza proteica) se producen cuando ciertas proteínas normales adquieren una conformación inadecuada (por un plegamiento indebido) y pasan entonces a causar enfermedades neurodegenerativas incurables. Cuando estas proteínas se encuentran plegadas de la manera correcta tienen el aspecto de esferas, cuando no lo están, se asemejan a cubos. Un nuevo estudio ha profundizado sobre los eventos tempranos involucrados en la conversión de la forma normal a la patológica.

Estos priones o proteínas mal plegadas que se hicieron tristemente célebres años atrás por la proliferación alarmante de casos del Mal de las Vacas Locas, contagiado a humanos en aquella época, son la causa de un grupo de enfermedades neurodegenerativas incurables, que incluye las encefalopatías espongiformes y la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.

El equipo de Giuseppe Legname, investigador principal del laboratorio de Biología de Priones, dependiente de la Escuela Internacional Superior de Estudios Avanzados (SISSA, por sus siglas en italiano) de Trieste, Italia, ha presentado los resultados de un análisis detallado de los mecanismos tempranos asociados al mal plegamiento de las proteínas.

Estructura de la proteína priónica humana, en rojo, en un complejo con un nanocuerpo, en azul, usado para poder estudiar a fondo a los priones. (Imagen: SISSA)

Los priones son agentes infecciosos únicos. A diferencia de virus, bacterias, hongos y otros organismos patógenos, los priones no contienen ni ADN ni ARN. A pesar de su estructura aparentemente simple, los priones pueden propagar sus efectos patológicos como el fuego se propaga por un bosque durante un incendio forestal, "infectando" a proteínas normales.

La proteína PrPSc (la forma patológica de la proteína) puede inducir a la forma normal de la proteína (PrPC) a adoptar la configuración perniciosa y de este modo convertirla a su vez en un nuevo prión patógeno.

Por vez primera, el análisis hecho por Legname y sus colaboradores ha permitido develar detalles clave sobre los elementos estructurales causantes de la conversión, que conducen a la enfermedad. Con la ayuda de rayos X, los científicos de la SISSA analizaron priones sintéticos generados en el laboratorio aplicando un nuevo método.

Legname y sus colaboradores han constatado que el mal plegamiento se origina en una parte específica de la proteína que se conoce como región "N-terminal". La otra subunidad, llamada región C- terminal, presenta una estructura definida más claramente. La región N-terminal está más desorganizada, se conoce menos sobre ella y es la zona en donde ocurre el mal plegamiento asociado a la función patológica del prion. La configuración "holgada" de esta región N-terminal probablemente se traduce en una estructura dinámica que puede cambiar así la forma de la proteína
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Los hongos pueden determinar el futuro del dióxido de carbono almacenado en suelos

Cuando los científicos debaten sobre el cambio climático global, a menudo se concentran en la cantidad de carbono que hay en la atmósfera y en la vegetación. Pero lo cierto es que el suelo contiene más carbono que el aire y las plantas combinados. Esto significa que incluso un diminuto cambio en el grado de almacenamiento del carbono en el suelo podría tener consecuencias importantes para la atmósfera de la Tierra y para el clima.

Una nueva investigación realizada por Colin Averill, de la Universidad de Texas en Austin, Adrien Finzi de la Universidad de Boston, ambas instituciones en Estados Unidos, y Benjamin Turner, del Instituto Smithsoniano de Investigación Tropical (STRI) en Panamá, apunta hacia un inesperado regulador del contenido de carbono en el suelo: los hongos. Los hongos son los grandes olvidados en las mediciones y estimaciones que se han venido haciendo sobre la capacidad de los suelos para almacenar dióxido de carbono (CO2).

Lo descubierto en esta investigación sitúa a los hongos en primer plano de la problemática del CO2 y en el centro del debate científico sobre cuál es el modo más factible de aprovechar al máximo la capacidad de los suelos para retener a este gas de efecto invernadero.

En estudios anteriores, se llegó a la conclusión de que la degradación de los suelos, el clima y la productividad de las plantas eran los más importantes reguladores del contenido de carbono en los suelos. Sin embargo, lo descubierto ahora por Turner, Averill y Finzi, sugiere que la biología del suelo ejerce un papel aún más importante. Algunos tipos de hongos simbióticos pueden llevar a un 70 por ciento más de carbono en el suelo por unidad de nitrógeno. El papel de estos hongos no se ha tenido en cuenta en los modelos climáticos empleados para hacer pronósticos sobre el calentamiento global.

La mayoría de las plantas se asocian con hongos de un tipo beneficioso. En esta clase de relación, la planta aporta carbono al hongo, y éste le aporta ciertos nutrientes a la planta. Las relaciones de este tipo se pueden agrupar en tres grandes clases: Las micorrizas arbusculares, las ectomicorrizas, y las micorrizas ericoides. La más común es la micorriza arbuscular, que se da en el 85 por ciento de las familias vegetales, mientras que las micorrizas ericoides y las ectomicorrizas se presentan en unas pocas familias comunes.

Ejemplo de ectomicorriza: Un hongo asociado a las raíces de una cicuta. (Foto: Colin Averill)

Tras numerosas ejecuciones de modelos digitales con más de 200 perfiles de suelos de todas partes del globo terráqueo, los autores del nuevo estudio encontraron que los suelos con presencia de comunidades del tipo micorriza ericoide y del tipo ectomicorriza contenían un 70 por ciento más de carbono por unidad de nitrógeno que los suelos con comunidades del tipo micorriza arbuscular. El efecto es significativo a escala global, porque es independiente del rango común de valores en variables tales como la acumulación de biomasa, la temperatura, la precipitación y el contenido de arcilla de los suelos.

La marcada diferencia que hay en el nivel de carbono incorporado a suelos entre los ecosistemas con ectomicorrizas y micorrizas ericoides, y los ecosistemas con micorrizas arbusculares, se debe a la manera en que los hongos de cada tipo adquieren los nutrientes.

Los hongos de las comunidades micorrizas ericoides y ectomicorrizas producen enzimas que les permiten acceder a formas orgánicas de nitrógeno que no están disponibles para los hongos de las comunidades micorrizas arbusculares. Al apropiarse de buena parte de la cantidad de nitrógeno que hay en la materia orgánica del suelo, los hongos de comunidades micorrizas ericoides y ectomicorrizas limitan la actividad de los microorganismos que descomponen la materia orgánica muerta y que devuelven carbono a la atmósfera. Estos microbios dependen del nitrógeno, y cuando su acceso al mismo mengua por la acción de sus rivales los hongos, no pueden prosperar como lo harían con nitrógeno extra, y su actividad global en el suelo queda notablemente limitada. El resultado es que más carbono se conserva en el suelo.

Las comunidades micorrizas arbusculares no causan tantas restricciones a la actividad de los microbios que descomponen la materia orgánica. El resultado en este caso es que menos carbono se conserva en el suelo
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Uso doméstico de fuego hace 300.000 años

Hace quizá tanto tiempo como un millón de años, el Ser Humano descubrió que el fuego podía ayudarle en algunas cosas, como por ejemplo para combatir el frío o para ahuyentar a las fieras.

Pero ¿cuándo empezó realmente a controlarlo y a usarlo de manera sistemática para sus necesidades cotidianas? Esa pregunta, fundamental para ayudar a determinar cuándo y cómo surgió la civilización humana, ha sido difícil de responder, y ha estado abierta a muchas controversias. Quizá ahora la respuesta definitiva esté más cerca de ser encontrada, gracias al descubrimiento hecho recientemente por un equipo de científicos en la Cueva de Qesem, un importante yacimiento arqueológico en Israel, de la evidencia inequívoca más antigua, con unos 300.000 años de antigüedad, de uso repetido de fuego durante un período continuo de tiempo. Este hallazgo no sólo ayudará a responder la anterior pregunta, sino que sugiere que esos humanos prehistóricos ya tenían una estructura social y una capacidad intelectual muy avanzadas.

Las excavaciones en la Cueva de Qesem comenzaron en el año 2000. El equipo lo encabezan Avi Gopher y Ran Barkai de la Universidad de Tel Aviv en Israel.

Fotografía de la cueva durante una fase de las excavaciones. La flecha apunta hacia la chimenea. (Foto: Instituto Weizmann)

Ruth Shahack-Gross, del Instituto Weizmann de Ciencia, en el mismo país, ha participado en esta investigación arqueológica desde que comenzaron las excavaciones. Ella recolecta muestras en el yacimiento arqueológico para un análisis detallado posterior en el laboratorio. Shahack-Gross, especializada en identificación de materiales arqueológicos, identificó un depósito grueso de ceniza de madera en el centro de la cueva. Usando espectroscopia infrarroja, ella y sus colegas pudieron determinar que, mezclados con las cenizas, había trozos de hueso y tierra que se habían calentado hasta temperaturas muy altas. Esto fue una prueba concluyente de que el área había sido el emplazamiento de una gran chimenea, en el sentido de espacio habilitado para hacer fuego en él de manera controlada y usarlo para cocinar y como calefacción.

Luego, Shahack-Gross analizó la micromorfología de la ceniza. Ella pudo apreciar señales claras de que la chimenea se utilizó repetidamente a lo largo del tiempo.

Alrededor del área de la chimenea, así como en su interior, los arqueólogos encontraron gran cantidad de herramientas de sílex que claramente fueron usadas para cortar carne. Por el contrario, las herramientas de sílex encontradas a pocos metros de distancia tenían una forma diferente y fueron diseñadas para otras actividades. También dentro y alrededor de esa área había una gran cantidad de huesos quemados de animales, una prueba más del uso reiterado del fuego para cocinar carne. Shahack-Gross y sus colegas han mostrado que esta organización de diversas actividades "domésticas" en diferentes partes de la cueva indica una organización del espacio, y por tanto cierto tipo de orden social, que es típico de los humanos modernos. Esto sugiere que la cueva era una especie de campamento base al que los humanos prehistóricos, esencialmente cazadores-recolectores, volvían una y otra vez
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No digas guau, di hola

Investigadores escandinavos desarrollan un aparato capaz de convertir en palabras los pensamientos de los perros

Los investigadores prueban un prototipo del No More Woof en un perro. / CEDIDA POR LA SOCIEDAD NÓRDICA PARA LA INVENCIÓN Y EL DESCUBRIMIENTO

Los perros parlantes ya no pertenecen solo a las películas, dibujos animados y aplicaciones para Android. Un grupo de investigadores escandinavos se propuso la tarea de sacar las mascotas fantásticas de las pantallas y meterles en la vida real. Y ahora ya están listos para enseñar al mundo la primera versión del No More Woof (no más ladridos), un dispositivo portable y externo que es capaz de traducir los pensamientos de los canes al lenguaje humano.

El proyecto puede sonar un tanto disparatado, pero sus creadores señalan que es bastante sencillo, puesto que se valen de mecanismos técnicos ya utilizados en otras áreas, como la electroencefalografía y la microcomputación. “La tecnología ya está ahí, lo que hacemos básicamente es empaquetarla de una manera diferente”, dice Per Cromwell, cofundador de la Sociedad Nórdica para la Invención y el Descubrimiento, el laboratorio que se dedica a desarrollar este producto.

Lo primero que hace el dispositivo es medir las señales eléctricas de la mente del animal a través de sensores de encefalogramas. Luego una interfaz computadorizada los convierte en palabras, que son proferidas por un pequeño altavoz acoplado al aparato. “Cada cerebro genera patrones cuando piensa, por lo que solo tenemos que mapear estos patrones e interpretarlos. En el caso de los perros, hemos logrado identificar y distinguir entre las sensaciones de cansancio, enfado, curiosidad y hambre”, explica Cromwell.

Aunque de momento los perros solo pueden expresarse con un único tipo de voz, los investigadores están trabajando para que haya un abanico de timbres y sonidos que se adapten a la raza y personalidad de cada can. Además, pretenden ofrecer el producto no solo en inglés, sino también en francés, español y chino.

“Escuchar lo que está pensando un animal es un concepto fascinante, y poder comunicarse con ellos es un sueño para muchas personas”, opina Cromwell sobre el enorme interés que generó su proyecto en la plataforma de crowdfunding Indiegogo. En apenas un mes consiguieron recaudar 20.000 dólares –el doble de la meta que habían establecido- para financiar su investigación. “Ha sido abrumador, debo decir”, dice el cofundador.

En la página de la campaña se puede aportar pequeñas donaciones o adquirir por adelantado un prototipo del producto. Hay cuatro versiones disponibles en la preventa, cuyos precios varían entre 65 y 600 dólares, de acuerdo con la cantidad de funciones y el grado de precisión del dispositivo. Los investigadores resaltan, sin embargo, que todos los prototipos iniciales (que los compradores recibirán dentro de dos meses) serán muy básicos: “Aunque estamos encantados con los resultados hasta el momento, nos gustaría enfatizar que este es un trabajo en proceso y no un producto acabado. Todavía”.

La Sociedad Nórdica para la Invención y el Descubrimiento es un pequeño laboratorio fundado por un grupo de comunicadores de profesión que descubrieron que “crear productos interesantes es mucho más divertido que hacer publicidad o relaciones públicas”. Además delNo More Woof, se empeñan en desarrollar otros aparatos igualmente inusitados, como la alfombra que vuela por medio de imanes, la escopeta que dispara semillas de flores en vez de balas o el sillón hamaca que recarga tu tableta.

http://tecnologia.elpais.com/tecnologia/2014/01/22/actualidad/1390383053_367250.html

El sexo de las células madre

Las células madre hematopoyéticas responden a los estrógenos, hormonas femeninas

Científicos de Dallas, Texas, demuestran que proliferan más que las masculinas

De las células madre se podía esperar cualquier cosa menos que tuvieran sexo. Y, sin embargo, así es. Científicos de Dallas, Tejas, han mostrado en ratones que un tipo de células madre (las hematopoyéticas, que generan los glóbulos rojos y blancos de la sangre) responden a los estrógenos, una clase principal de hormonas femeninas, y que esto las hace proliferar más que sus colegas masculinas. Los niveles de estrógeno aumentan durante el embarazo, lo que acelera la producción de células de la sangre para satisfacer la voraz demanda del nuevo inquilino.

Las células madre de las que oímos hablar desde hace 15 años son las pluripotentes, que son capaces de convertirse en cualquier tejido u órgano del cuerpo. Pero el desarrollo humano —como el de cualquier animal— se basa en una especialización progresiva, y ello incluye a las células madre, que pasan de la pluripotencia a una versatilidad cada vez más restringida. El ejemplo mejor conocido son las células madre hematopoyéticas, que residen en la médula ósea y ya no pueden convertirse en estómago o cerebro, pero sí en toda la gama de células rojas y blancas que constituyen la sangre y el sistema inmune. Estas son las células madre que se regulan de forma distinta en machos y hembras, según la investigación que presentan este miércoles en Nature Sean Morrison y sus colegas del Southwestern Medical Center de la Universidad de Tejas, en Dallas.

Se sabía por estudios anteriores que las células madre podían diferir en machos y hembras, pero solo en los órganos sexuales y en los tejidos sexualmente dimórficos, como las mamas. Estos tejidos, como muchos otros, contienen células madre que se van autorrenovando y van generando los tipos celulares diferenciados adecuados para el mantenimiento del órgano en cuestión. Si el tejido difiere entre sexos, parece lógico que las células madre que lo renuevan se comporten de manera distinta en un sexo y otro.

El desarrollo de la sangre, sin embargo, se suponía igual en machos y hembras, como el de cualquier otro tejido de los no dimórficos sexualmente, que son la mayoría. Si las células madre de estos tejidos neutros, o epicenos, eran capaces de discernir el sexo del organismo en que residen era “una cuestión fundamental que no había sido explorada”, según reconocen en Nature Dena Leeman y Anne Brunet, de la Universidad de Stanford.

El dimorfismo sexual de la sangre no se había descubierto anteriormente porque la médula ósea de machos y hembras contiene una proporción muy similar de células madre hematopoyéticas. No es su proporción, sino su tasa de división, la que responde a los estrógenos. Estas divisiones son asimétricas: una célula madre se divide para dar otra célula madre idéntica a la primera y una célula distinta, más diferenciada (o especializada).

Las altas tasas de proliferación no suelen salir gratis en biología. Parte de la preservación de las células madre en su condición original, inmadura o virginal se debe precisamente a que sus tasas de división son bajas: forman una población celular quiescente, poco activa. Cada ronda de división implica replicar el genoma entero, y el proceso acumula errores una ronda tras otra. Además, cuantas más células madre gaste un organismo en su juventud, menos le quedarán para la madurez. Los científicos examinarán a continuación si estos problemas pueden tener también una componente sexual.

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2014/01/22/actualidad/1390409993_044975.html

Técnica comparable a la de los misiles guiados, para destruir virus del SIDA dentro del cuerpo

Unos científicos han creado una técnica, por ahora sólo en fase experimental, que permite matar células infectadas por el virus VIH, que están fuera del alcance de las terapias convencionales para combatir al virus.

Usando como modelo de estudio a ratones que tienen el sistema inmunitario compuesto por células humanas, el equipo de J. Víctor García, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, Estados Unidos, ha demostrado que un anticuerpo combinado con una toxina bacteriana puede penetrar en el interior de las células infectadas con el VIH y matarlas, aún cuando la terapia antirretroviral estándar no haya logrado tener efecto. El no poder matar a estas células persistentes infectadas con el virus del SIDA ha venido constituyendo un notable obstáculo para tratar con éxito a pacientes infectados con dicho virus.

Los resultados conseguidos por García y sus colaboradores demuestran una vía potencial para localizar en el cuerpo a estas células infectadas con el VIH y destruirlas.

Para la gente con SIDA, la terapia antirretroviral puede reducir la cantidad de virus en el cuerpo a niveles no detectables. Con estos tratamientos, el virus permanece "silenciado", o se reproduce a tasas muy bajas, pero el caso es que persiste, a pesar de las combinaciones de fármacos usadas contra él. Si el tratamiento es interrumpido, el virus comienza a replicarse de manera significativa nuevamente. Esto significa que las personas con VIH deben consumir medicación durante el resto de su vida. Para la mayoría de los pacientes, estas terapias no están exentas de efectos secundarios.


Varios virus VIH. (Imagen: CDC / Dr. A. Harrison / Dr. P. Feorino)

La nueva técnica funciona de un modo que recuerda a cómo un misil busca y persigue activamente su blanco aéreo, atraído, por ejemplo, por su calor. En este caso, el misil es un compuesto integrado por un anticuerpo llamado 3B3, combinado con una toxina bacteriana llamada PE38. El sistema de rastreo usado por el "misil" es el anticuerpo, que es capaz de reconocer células que estén expresando en su superficie una proteína viral específica, que delata la presencia del VIH. Cuando el misil se encuentra con una célula infectada por el virus del SIDA, el anticuerpo se enlaza a la citada proteína vírica y libera la toxina (la cabeza explosiva del misil) que entra en la célula infectada y la mata, en lo que se puede definir como un blanco de ataque alcanzado con precisión por el misil.

El equipo de García aplicó a células humanas en ratón, infectadas con VIH y tratadas con terapia antirretroviral estándar, el compuesto 3B3-PE38. Luego, los científicos rastrearon estas células en tejidos y encontraron que el misil molecular había matado a la mayoría de las células persistentes infectadas con VIH, que producían el virus activamente a pesar de haber sido sometidas anteriormente a la terapia tradicional. No había forma de matarlas con esa forma clásica de terapia, pero en cambio la nueva técnica las aniquiló con eficacia, rapidez y de manera selectiva
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Células madre para recobrar la vista en casos de degeneración macular asociada al envejecimiento

Mucha gente en el mundo sufre de degeneración macular asociada al envejecimiento. Solo en Alemania la cifra de afectados es de cerca de cuatro millones y medio. La enfermedad está asociada con una disminución gradual de la agudeza visual, y puede provocar la pérdida de la capacidad de leer o de la de conducir un coche.

Cuando se tiene esta enfermedad, el centro del campo de visión se vuelve borroso, como si estuviese cubierto por un velo. Esto ocurre a causa de los daños sufridos por una capa de células debajo de la retina y conocida como epitelio pigmentario de la retina. Dicho epitelio coordina el metabolismo y la función de las células sensoriales en el ojo. Los procesos inflamatorios en esta capa están asociados con la degeneración macular asociada al envejecimiento, y los desechos metabólicos en este sitio se reciclan con menor eficiencia.

Hasta la fecha, no hay cura para la degeneración macular asociada al envejecimiento; los tratamientos disponibles sólo pueden aliviar los síntomas. Pero quizá la haya en un futuro no muy lejano, a juzgar por los resultados recientes de una línea de investigación.

Científicos de Alemania y Estados Unidos han desarrollado, y ahora también probado en conejos, un nuevo método por el cual las células del epitelio pigmentario de la retina que son dañadas cuando se sufre de degeneración macular asociada al envejecimiento pueden ser reemplazadas.


Preparativos para una de las operaciones del estudio: Boris V. Stanzel, a la izquierda, Claudine Strack, en el centro, y Ralf Brinken, todos ellos del Departamento de Oftalmología de la Universidad de Bonn. (Foto: © Volker Lannert / Universidad de Bonn)


El equipo del Dr. Boris V. Stanzel, del Departamento de Oftalmología de la Universidad de Bonn en Alemania, implantó distintos epitelios pigmentarios de retina, los cuales fueron obtenidos, entre otras fuentes, de células madre de donantes humanos adultos. Estas células han sido utilizadas ahora por primera vez en una investigación científica encaminada a hacer viable su trasplante.

El descubrimiento y la caracterización de las células madre adultas de epitelio pigmentario de retina fueron llevados a cabo por el grupo de la profesora Sally Temple y el Dr. Jeffrey Stern del Instituto de Células Madre Neurales (NSCI) en Nueva York, Estados Unidos. El Dr. Timothy Blenkinsop del NSCI fue quien implementó los métodos pioneros para cultivar las células madre de modo que se formase una estructura muy parecida al epitelio pigmentario natural de retina.

Las técnicas de implantación para el nuevo método fueron desarrolladas por investigadores que trabajan con el Dr. Stanzel en el citado Departamento de Oftalmología de la Universidad de Bonn.

Los resultados de los experimentos prueban que las células del epitelio pigmentario de la retina obtenidas a partir de células madre adultas tienen el potencial de reemplazar células destruidas por degeneración macular asociada al envejecimiento. Sin embargo, la aplicación clínica todavía aparece muy lejana, tal como advierte el Dr. Stanzel. Se necesita investigar más
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