BioGeo: ADN

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9.12.10

Fármacos basados en ADN

En la revista "Investigación y ciencia" de septiembre de 2010" he encontrado un artículo muy interesante sobre el tratamiento de enfermedades como el VIH (Virus de Inmunodeficiencia Humana, causante del sida) gracias al ADN.
Entre unos científicos del Instituto Nacional de la Salud de los Estados Unidos que estudiaban tratamientos contra el sida se propusieron dos vacunas diferentes. La primera utiliza un virus, denominado adenovirus, que porta un gen del VIH que codifica una proteína vírica, despertando así al sistema inmunológico, que genera una respuesta contra esta proteína, que también afectaría al VIH. Sin embargo, a pesar de que la respuesta del sistema inmunológico ante esta vacuna era más rápida y fuerte, tras numerosas pruebas en humanos se demostró que las personas vacunadas no sólo no estaban más protegidas, sino que eran más vulnerables a una infección por el VIH.
Así que se ha seguido estudiando la segunda vacuna, la que nos compete por estar relacionada con el ADN, que en un principio conllevaba más problemas. Esta vacuna consiste en inyectar unos plásmidos o anillos de ADN portadores de un gen de alguna de las cinco proteínas del VIH, de forma que las células huésped sintetizan estas proteínas pero sin llegar a generar el patógeno completo, por lo que no hay riesgo de contagio, y engañan al sistema inmunológico haciéndole elaborar antígenos. Esta técnica tiene muchas ventajas, como que el ADN se conserva a temperatura ambiente y que no puede producir una respuesta inmunitaria contra la vacuna, ya que esta está formada por ADN, conocido por la célula, y la respuesta solo va dirigida contra las proteínas sintetizadas.
Sin embargo comportaba un grave problema: la respuesta del sistema inmunológico era muy débil porque los plásmidos no llegaban a un gran número de células ni producían suficientes proteínas.
Así que se ha seguido estudiando y mejorando la técnica: mediante el uso de parches transdérmicos en vez de agujas para llegar a más células, aportando impulsos eléctricos para provocar poros transitorios en las membranas celulares y facilitar así el paso de los plásmidos, perfeccionando los plásmidos para que sean más eficaces en la producción de proteinas víricas, y estimulando la respuesta inmunitaria mediante adyuvantes.
Esta técnica ya ha sido probada en animales con éxito, como para tratar el melanoma canino, y se está estudiando en humanos desde hace más de 10 años, ya que se espera que pueda prevenir y curar enfermedades como el VIH, la gripe, la hepatitis C, tumores causados por el papilomavirus humano (PVH) o trastornos circulatorios.El campo que se abre es muy grande y dentro de unos años se podrá utilizar en muchas enfermedades en las que en la actualidad no hay solución
En Internet no aparece la noticia completa, por lo que si queréis más información pedidle la revista a Rafa.

Article publicat per l'alumna de 2on Batxllerat Regina Bou en Camp de Margarides

4.11.10

Estructura de l'ADN i Rosalind Franklin

Aquesta setmana estem treballant a segon de batxillerat el tema dels àcids nucleics, ja sabeu, estructura de l'ADN, ARN..., i ens trobem en la introducció al tema, el següent fragment "A Cambridge (UK), James Watson i Francis Crick, treballant sobre fotografies de rajos X (entre elles les d'excepcional qualitat obtingudes per Rosalind Franklin) van assolir donar a llum la famosa doble hèlix del DNA."

Watson i Crick pels treballs sobre la doble hèlix es van fer molt famosos, i al 1962 els van donar el Premi Nobel de Fisiologia i Medicina. Però què és el que va haver darrere d'aquest gran descobriment ?.

Adela Muñoz Páez, en un article de la Revista REDES nº 7 (Octubre 2010), ens conta què és el que va passar, i sobretot, com es va cometre un gran acte d'injustícia en no considerar el gran treball que va realitzar Rosalind Franklin. Al final del post deixe l'enllaç a l'article.

Rosalind Franklin, treballant sobre l'ADN amb la Tècnica de difracció de raigs X, va obtindre sobretot una foto, la famosa nº 51, en la que la forma en creu li indicava que es tractava d'una molècula amb estructura en doble hèlix.

Watson i Crick, estaven també intentant esbrinar quina seria l'estructura de l'ADN, però ni tenien experiència suficient en difracció de raigs X, ni disposaven de fotografies tan aclaridores com les de Franklin. I ahí és on apareix la "picaresca"; d'una manera no massa lícita, sense permís de Franklin, la foto arriba a mans de W. i C. ;i ara si, amb intel·ligència, i intuïció tot s'ha de dir, van ser capaços de pensar que les dues cadenes quedaven unides (esglaons de l'escala de cargol) per l'aparellament de les bases nitrogenades mitjançant ponts d'hidrogen G=C i A=T .

Watson i Crick, van publicar el Model a la revista Nature, tot i que sense aportar dades experimentals, dades, que per un altre costat, si que eren aportades per Franklin en un altre article de la mateixa revista.

L'oblid de Franklin en quant al reconeixement en l'estudi de la molècula de l'ADN ha sigut molt gran, i segur que a banda de les grans lluites i competitivitat que hi ha sempre entre investigadors, també va pesar el fet que es tractara d'una situació en la que una dona investigadora es va trobar per aquella època en un món ple d'homes

Article "La doble hélice y la foto robada" . Adela Muñoz Páez

15.3.08

Un vistazo desde Mendel al ADN

Peter Atkins en su libro "El dedo de Galileo" (Espasa 2003) se ocupa, entre otros temas, del ADN. En el capítulo 2 - ADN. Racionalización de la biología - el autor hace un interesante recorrido cronológico por las aportaciones que contribuyeron a relacionar los trabajos de Mendel, primero con los cromosomas y luego de estos con el ADN. Esa secuencia me parece interesante

Resumo, recorto y pego, sin permiso del autor, algunos párrafos del texto para reconstruir esta historia y hacerla más accesible a mis alumnos - mi aportación: el esquema que encabeza esta entrada.

Cada una de nuestras células, y rondan el centenar de billones, la mayoría tan diminutas que hacen falta doscientas para llenar el punto de esta i, contiene una plantilla de todo nuestro cuerpo. En principio, cada célula podría engendrar un individuo idéntico completo. Por suerte, hay limitaciones físicas y biológicas que hacen imposible esta fantasía.

Hasta los trabajos de Mendel (1865) poco se sabía sobre las leyes y los mecanismos de la herencia. En aquel tiempo se pensaba que cada progenitor vertía sus características hereditarias en el tarro que era el hijo, y éste emergía de la mezcla (herencia de/por la mezcla)

Aunque Mendel desarrolló su trabajo en el siglo XIX, hubo que esperar al siglo siguiente para que sus trabajos fueran aceptados por la comunidad científica; las aportaciones de Mendel fueron esenciales para cambiar la idea dominante en aquella época, de la herencia por la mezcla, por una teoría según la cual la información heredada se transportaba en unidades separadas (Mendel llamó a estas unidades “factores”). Hasta 1909 los “factores” de Mendel recibieron toda clase de nombres, pero hoy nos referimos a ellos con el nombre de “genes”, que sugirió en ese año Wilhelm Ludvig Johannsen.

Paralelamente la biología recorría otras sendas que estaban destinadas a confluir.

El biólogo alemán Ernst Haeckel (1838-1919) sugirió, en 1868, que el núcleo de las células contenía la información que gobierna la herencia.

El embriólogo alemán Walter Flemming llevó aún más lejos esta idea cuando en 1882 descubrió que el núcleo de las células (en este caso de larvas de salamandra) contienen unas diminutas estructuras parecidas a bastoncitos que podían colorearse al absorber determinados tintes. Basándose en esta observación Wilhelm von Waldeyer sugirió en 1889 el nombre de cromosoma (“cuerpo coloreado”) para estas estructuras.

Entre finales del siglo XIX y comienzos del XX los biólogos habían llegado a sospechar que los cromosomas eran los instrumentos de la herencia. Esos cromosomas se cruzaron en el camino de la herencia mendeliana en 1902, cuando Walter Sutton (1877-1916), estudiando las células espermáticas de una especie de saltamontes (que presentaba grandes células y cromosomas razonablemente visibles), descubrió que los cromosomas emparejados entre sí se separaban, y cada miembro del par pasaba a formar parte de una célula diferente. El descubrimiento de Sutton suele conocerse como la teoría Sutton-Boveri, pues Theodor Boveri (1862-1915) un biólogo alemán que estaba investigando con las huevas de erizo de mar, había afirmado en 1904 que él también había tenido esa idea, casi al mismo tiempo que Sutton. De hecho, Boveri (junto con otros) aportó algunas ideas fundamentales. Llegados a este punto podemos inferir que los cromosomas de Sutton portan los genes de Mendel

La idea de que una sustancia química (que formaba parte de la composición de los cromosomas) lleva codificada la información hereditaria, había surgido también durante el siglo XIX. En un principio se pensó que eran las proteínas las moléculas que contenían la información hereditaria. Se sabía, sin embargo, que en el núcleo de las células había otra sustancia desconcertante, otro tipo de molécula, llamada “ácido nucleico” debido a que se localizó por primera vez en el núcleo y porque reaccionaba con colorantes básicos; pero todo el mundo pensaba que esos ácidos nucleicos eran demasiado sosos y estructuralmente demasiado simples como para poder transmitir la tremenda cantidad de información que debería haber en los cromosomas.

Esta opinión iba a cambiar en 1944 a partir de las investigaciones de Oswald Avery (1877-1955). Aunque los resultados de Avery no convencieron a toda la comunidad científica, los papeles habían cambiado por completo y los ácidos nucleicos estaban a punto de convertirse en las moléculas más interesantes y más importantes del mundo.

La relación definitiva entre los ácidos nucleicos y la información genética vino de la mano de las experiencias realizadas en 1952 por Alfred Hershey (1908-1997) y la estudiante Martha Chase.

De entre todos los ácidos nucleicos la molécula de ADN (ácido desoxiribonucleico) se identificó como la moléculas que contenía la información genética. Esta sustancia fue descubierta en 1868 por un doctor suizo, Friederich Miescher, sin embargo, estos últimos descubrimientos despertaron el interés de la comunidad científica en conocer la estructura de la molécula y del código genético.

La estructura de la molécula de ADN empezó a dilucidarse a partir de los trabajos de Erwin Chargaff (1905), de las aportaciones de Maurice Wilkins (1916) y Rosalind Franklin (1952) y en última instancia de los trabajos de Francis Crick y James Watson (1953).

La historia del descubrimiento de la estructura de la molécula de ADN la dejaremos para otra ocasión. Quedaba pendiente también dilucidar cual era el código genético.

18.2.08

El código de Venter

Hace unos días se anunció que Craig Venter y su equipo habían sintetizado el primer genoma artificial de la historia (más información)

Los creadores del primer genoma sintético de una bacteria incluyeron mensajes ocultos en la secuencia de su ADN (Fuente: Público.es)

Los mensajes ocultos resultaron ser los nombres de los autores del primer genoma sintético y un anuncio del Instituto en el que se desarrolló dicho genoma:

CRAIGVENTER,VENTERINSTITVTE, HAMSMITH, CINDIANDCLYDE, GLASSANDCLYDE

El ADN se traduce en ARN y este se transcribe en una secuencia de aminoácidos según un código bien conocido (código genético). Los mensajes se redactaban utilizando las letras que identificaban a los aminoácidos que codificaba, en última instancia, una secuencia de ADN concreta. Los aminoácidos tradicionalmente se nombran con tres letras (Met, Ser, ...) pero también se puede hacer utilizando una sola letra (más información).

Como sólo hay 20 aminoácidos, no están todas las letras del abecedario, así pues nos vemos obligados a hacer algunas trampas para poder escribir lo que queramos, por ejemplo, la "U", que no corresponde a ningún aminoácido, se puede sustituir por "V"

Algunos divulgadores de la talla de Carl Zimmerman han propuesto algunos juegos al respecto.

Al nivel que nos ocupa, puede ser una actividad de aula atractiva; similar a la que propone Mateo Peña del IES Peñalve - Palabras y frases creadas con los símbolos de los elementos (Rev. Eureka Enseñ. Divul. Cienc. 2007, 4(3) pp 557-559)

¿Cuál sería la secuencia de nucleótidos que codifica el siguiente mensaje: IES Politècnic?

1.- I= Isoleucina (Iso), E= Ac. Glutámico (Glu), S= Serina (Ser) , P= Prolina (Pro), O= Q= Glutamina (Gln), L= Leucina (Leu), I= Isoleucina (Iso), T= Treonina (Thr), E= Ac. Glutámico (Glu), C= Cisteína (Cys), N= Asparagina (Asn), I= Isoleucina (Iso), C= Cisteína (Cys)

2.- La secuencia de aminoácidos sería:

Iso-Glu-Ser-Pro-Gln-Leu-Iso-Thr-Glu-Cys-Asn-Iso-Cys

3.- Una molécula de ARN que codifica esta secuencia es:

AUU- GAA-UCU-CCU-CAA-CUU-AUU-ACU- GAA-UGU-AAU-AUU-UGU

para complicarlo un poco más:

AUUGAAUCUCCUCAACUUAUUACUGAAUGUAAUAUUUGU

3.- La molécula de ADN que codificaría este ARN sería la que sigue:

TAACTTAGAGGAGTTGAATAATGACTTACATTATAAACA

Salvo error, esta sería la secuencia de nucleótidos que deberíamos incluir en el ADN de un organismo para que sintetizara un proteína cuya secuencia de aminoácidos, contuviera el mensaje "IES Pqlitecnic" utilizando las letras que describen a los aminoácidos.

La secuencia de aminoácidos que se identifica por las letras que conforman mi nombre de pila, la codificaría la siguiente secuencia de ADN

AGACTTTCTCCTTAAGTT

¿Qué secuencia codifica tu nombre de pila?
_______________________________

Supongo que esto dará para muchas "tonterías":

1.- Una propuesta para la Semana de las Ciencias del centro: "Mensajes en el código genético"

En diferentes lugares del centro se pueden colgar en la pared secuencias de ADN impresas.

Cada secuencia oculta una palabra que los alumnos deberán identificar. Todas las palabras componen una frase que hay que completar (la frase secreta)

Los alumnos/as interesados en participar deberán inscribirse en el juego y recoger en Vicedirección las normas del mismo y el material necesario:

una breve descripción de proceso de transcripción y traducción del mensaje genético (apto para todos los públicos)
una tabla con las equivalencias entre nucleótidos,
una tabla con el código genético
una tabla con las letras que identifican a cada aminoácido y los huecos que hay que completar para averiguar la frase secreta.

2.- .....