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Epigenética en gemelos

Para mi grata sorpresa, hoy he leído en Nature un artículo que explica que se va a llevar a cabo el mayor (quizás sea más correcto decir más amplio) y más ambicioso estudio sobre epigenética.

Comenzaré por dar una sencilla explicación sobre la epigenética, que aviso que por alguna razón es un tema que me apasiona. Llamamos epigenética a los cambios en el ADN que afectan a la expresión de los genes, pero no a su secuencia. Pueden ser reacciones químicas (el ejemplo más conocido es la metilación del ADN), en ocasiones provocadas por la influencia del ambiente.

En el caso del proyecto del que hablamos, The Epitwin Project, se va a estudiar el patrón de metilación de 20 millones de genes en 5000 gemelos. ¿Por qué van a utilizar datos obtenidos de hermanos gemelos monocigóticos? Porque como sabéis estos hermanos comparten la misma herencia genética, pero en muchos casos padecen enfermedades diferentes. Con este tipo de experimentos se quiere averiguar si los cambios a nivel de expresión de los genes (como los epigenéticos) pueden provocar estas diferencias, para demostrar que existen factores (en los que puede estar implicado el ambiente) que pueden alterar la expresión de la información codificada en los genes que heredamos de nuestros padres.

Espero haberme explicado bien, y si os interesa el tema, pasaros por aquí.

Marcadores tumorales

Me ha sorprendido encontrar en la portada de la edición digital del Correo, una noticia de ciencia. Bueno, me ha sorprendido encontrarla, no que esté en portada, pero no voy a meterme hoy con el cuarto poder, que bastante hace estupidizando a esta sociedad de letras y letrados. Bueno, encontraba la noticia en cuestión, y lo cierto es que me ha parecido incluso interesante. Habla de la presentación en un congreso americano de biomedicina de dos test de marcadores tumorales, uno para el cáncer de mama y otro para el cáncer de próstata. Hablan de un 92% de efectividad y 100% de especificidad. Parece que está a punto de salir al mercado y lo cierto es que tiene buena pinta.

Leyendo en la página web de la empresa que lo ha desarrollado, en colaboración con el Departamento de Agricultura (WTF) de Estados Unidos, varias universidades (Göttingen, Calgary y Dakota del Sur) y la Fundación Internacional del Mieloma, parece que aún ha pasado pocos ensayos con pacientes (unos 500, ¿cuántos han pasado el actimelizante y la homeopatía?) y que están trabajando en nuevos ensayos. Sin duda es una buena noticia. Así que he decidido escribir un pequeño resumen sobre los marcadores tumorales y cómo funcionan.

Bueno, pues lo primero es definir qué son los marcadores tumorales. Son moléculas, normalmente proteínas o péptidos, que aparecen expresados o modifican su expresión en sangre cuando una persona sufre un tipo concreto de cáncer. Algunos son exclusivos y específicos, es decir, sólo aparecen en presencia de un tipo de tumor concreto, y otros, en cambio, solamente ven modificados sus niveles en función de un tumor u otro. Estos marcadores cuando son detectados (o mejor dicho su evolución), activan las alarmas para la búsqueda de esas células tumorales. Por cierto, que no sólo se pueden detectar en sangre, también en orina y tejidos. Además, se usan para seguir la evolución de la enfermedad, e incluso para controlar los riesgos de la aparición de un tumor metastático. Este es un tema en el que se está trabajando intensamente, puesto que está demostrado que el diagnóstico precoz es actualmente la mejor arma contra esta enfermedad. Pero también se trabaja y mucho en la identificación de dianas terapéuticas a las que atacar o que activar en la lucha contra el tumor.



Y es que al parecer, nos estamos acercando cada día un poco más a la victoria en una batalla demasiado larga. Cada vez que asisto a una charla sobre el tema, salgo con la sensación de estar muy cerca, pero esta sensación sólo dura unas horas. Lo cierto es que se está avanzando y un día haremos un repaso de los métodos y ensayos que se están llevando a cabo (después de una reunión en la editorial) y que nosotros conocemos (porque sin duda habrá muchísimos más). Hoy sólo quería daros la noticia de que efectivamente seguimos avanzando. Por cierto, seguro que en este caso las patentes no son tan agresivas, por la colaboración pública…

Os dejo un poco de información sobre los marcadores y un pequeño listado.

What is Biodiesel? (3 de 3)

Mucho más al detalle (3 de 3)

Bien: ahora un análisis más crítico sobre el empleo de lipasa inmovilizada para obtener biodiesel.
A CALB, la lipasa que más se utiliza en esto, le afectan dos cosas implicadas en la producción del biodiesel: el metanol y el glicerol.

Problema del metanol:
El metanol la inhibe o mejor dicho, el metanol no soluble la inhibe, y esto ocurre cuando sobrepasa una relación de 1:1 (mol:mol) con el aceite. Lo normal es poner algo más de 3:1, recordemos que por cada mol de ácido graso se necesitarían 3 de metanol. Habría mínimo tres soluciones: añadir metanol a medida que se consuma, añadir un disolvente que disuelva el metanol no soluble, no utilizar metanol.
Si se añade metanol, digamos cada 8 horas habría que añadir un extra económico para poner este sistema, no creo que suponga mucho gasto.
Si se añade otro disolvente el precio aumentaría, ya que suelen ser disolventes algo más caros (tampoco demasiado). El de mayores opciones es el t-butanol.
Si no se usa metanol, el siguiente candidato es el etanol, es algo más caro que el metanol pero es menos tóxico, no inhibe al enzima y es más “eco-friendly”. De todos modos el enzima CALB es un poco “especialito” y tienen más actividad con alcoholes secundarios como el 2-propanol o 2-butanol, la actividad aumenta bastante empleando éstos alcoholes, aunque son más caros y la proporción alcohol:aceite sería superior a 6:1.

Problema del glicerol:
El glicerol es muy denso y perjudicaría al enzima disminuyendo su actividad. Solución: o lavar el soporte con el enzima con t-butanol y otros disolventes o disolverlo durante la reacción empleando el t-butanol durante la reacción, u otros alcoholes que lo disuelvan, como los secundarios.

En resumen

Con todo esto, desde mi punto de vista, lo mejor es emplear CALB con alcoholes secundarios y quizás añadir t-butanol para aumentar la vida media del enzima. En catálisis alcalina la producción es de 100 kg/kg catalizador. Hay cálculos que concluyen que la lipasa tendría una productividad 74 veces mayor.
Hablemos de dinero: un precio de aproximadamente 1000 $ por cada Kg CALB (inmovilizado a una resina) en comparación con unos 0,62 $ para el NaOH junto con la productividad conduce a un costo enzimático de 0,14 $ por Kg de éster en comparación con los 0,006 $ por Kg de éster producido con NaOH. Una disminución del coste de compra del enzima a 44 $ por Kg, o una vida media en torno a 6 años harían que los enzimas fuesen competitivos a nivel económico.
La lipasa promete un aumento de producción, disminución en los tiempos de reacción y otros como un pre-tratamiento del enzima o mejoras en el diseño reactores pueden hacer una reacción libre de solventes en un futuro más o menos próximo, a nivel industrial.

Premio contra el dolor

Ayer se dieron a conocer los galardonados con el Premio Príncipe de Asturias 2010 en Investigación Científica y Técnica. Se trata de tres bioquímicos que trabajan de manera independiente en el conocimiento de los mecanismos del dolor a nivel molecular. Son David Julius, que descubrió los nociceptores, los receptores sensoriales que hacen que el calor y el frío elevados nos hagan sentir dolor, Linda Watkins, descubridora de las células gliales (células nerviosas diferentes de las neuronas) y su implicación en la transmisión del dolor y finalmente, Baruch Minke, descubridor de los canales TRP, implicados en la transformación de los estímulos externos (estímulos sensoriales o dolor) en señales electricas. La integración de estos conocimientos junto con otros muchos (como siempre pasa en ciencia), nos pueden llevar a un mejor tratamiento del dolor, crónico o puntual. Mucha gente lo agradecerá.

Es importante que estas cosas salgan en los periódicos y que la gente conozca más de cerca la realidad científica. Simplemente quería resaltar este hecho. Más información en la web de la Fundación Principe de Asturias, en el apartado de los premiados. En caso de duda, preguntad.

Las hojas son verdes. 3ª Parte

Bueno, pues ya sabemos qué es el color y por qué las cosas tienen color. Es el momento de saber, cómo hacemos los humanos para ver el color (y ver en general). Intentaré no extenderme mucho, pero en este tema puedo irme mucho por las ramas. Lo dicho, trataré de ser breve.

Lo primero de todo es conocer el órgano que usamos para ver. Y aunque parezca mentira, ese órgano no es el ojo. Siento decirles que vemos con el cerebro. En realidad casi todo lo hacemos con el cerebro, vamos que el tío es quien manda, mucho más de lo que a veces pensamos. Pero hagamos solo una pequeña introducción al funcionamiento del cerebro. Otro día que alguien os cuente en más profundidad, que es un mundo maravilloso. De acuerdo, cómo funciona el cerebro. Pues lo cierto es que ni idea, quiero decir, yo no sé y creo que no se conoce muy bien, como el cerebro es capaz de “ver”, es decir, de integrar todas las señales recibidas. Lo que sí es cierto, es que el cerebro funciona a través de la transmisión de impulsos nerviosos, de carácter electroquímico. El cerebro utiliza estos impulsos para recibir y para emitir señales. Y lo hace estimulando o inhibiendo neuronas contiguas. Pero en realidad nada de esto explica cómo el cerebro es capaz de integrar en una sola imagen todo lo que nos rodea. Por ahora, lo que conocemos es que cuando vemos algo frente a nosotros, nuestro cerebro se hace primeramente una composición inicial de lugar. Digamos que vemos un cuadro impresionista de un paisaje. Pero después, a través del reconocimiento de formas generales aprendidas, podemos centrarnos en objetos concretos y a través de la comparación de formas individuales con nuestra “base de datos”, podemos identificar los objetos. Esto ocurre en décimas de segundo y además podemos quedarnos en cada uno de los pasos del proceso. Si miramos un bosque a primera vista vemos que es un bosque, no sabemos nada más, estaríamos en el primer paso del proceso. En el bosque hay algo que, debido a su forma, identificamos como un animal. Segundo paso del proceso. Ahora comparamos sus orejas, sus hocico, su cola y sus dientes con nuestra base de datos y ahí está, el tercer paso, tenemos delante a un lobo, así que si llevamos una caperuza roja…

Bueno y ¿cómo sabemos que nuestra caperuza es roja y no azul? Pues para eso hay que rebobinar un poco en el proceso de la visión, estábamos en el cerebro, en la corteza visual, que por cierto se encuentra en la parte trasera de nuestro cerebro, y caminamos hacia atrás por el tálamo, un órgano que dirige las señales sensoriales a la parte adecuada del cerebro (si el tálamo se lía y envía la información sensorial del oído al área de la visión, vemos colores con los sonidos, vamos la conocida sinestesia). Desde el tálamo hasta el ojo, viajamos por el nervio óptico hasta alcanzar el ojo propiamente dicho. Aquí es donde es necesario hacer una pequeña descripción de la cámara de fotos del cerebro, el ojo.



El ojo es básicamente una esfera muscular (esclerótica) rellena de líquido (humor vítreo), que en la parte anterior es transparente (córnea). Hasta aquí la caja de la cámara de fotos. Bajo la córnea, la lente (cristalino), el orificio por donde entra la luz (pupila) con su obturador (iris). Para enfocar, la lente se mueve, como en las cámaras de fotos (bueno es al revés, en las cámaras de fotos se mueve porque se mueve aquí). Ahora sólo nos falta un sistema fotosensible, como el carrete de fotos o el CCD en las cámaras digitales. Aquí entra en juego la retina. De hecho aquí hemos llegado desde el tálamo a través del nervio óptico. Justo al llegar al ojo el nervio se ramifica y se divide en millones de segmentos que acaban en unas formas alargadas que es lo que forma la retina. Estas formas alargadas pueden ser de dos tipos. Conos o bastones. Existen en un ojo normal, aproximadamente 6 millones de conos, no está mal. Pero es que hay más o menos 135 millones de bastones, así que algo harán estas terminaciones nerviosas.



Bueno, pues los conos son los responsables de que veamos en colores. Existen tres tipos de conos si atendemos a los pigmentos que poseen. Y es que estos conos poseen pigmentos que reaccionan (igual que lo hacía la clorofila o la hemoglobina) a diferentes longitudes de onda. Tenemos conos para el rojo, para el verde y para el azul, vamos, un RGB en toda regla. Los conos se encuentran principalmente en el centro del fondo del ojo, y les llega la luz directa del frente. Es por ello que no distinguimos bien los colores por el “rabillo del ojo”. Los bastones se encuentran distribuidos por todo el resto de la retina y son los responsables de la visión general, pero no distinguen colores. Funcionan con niveles de luz muy bajos, extremadamente bajos, no como los conos, por eso de noche no vemos en color. Además, no se encuentran en el centro del ojo, por eso también de noche vemos bien alrededor. El mecanismo de transmisión de la señal es complejo, pero resumiendo, el pigmento tiene dos componentes que al excitarse se disocian y se transforma en una señal eléctrica que llega al cerebro a través del tálamo. Estos son ojos humanos, con máximos de absorción en sus conos para 420nm, 531nm y 558nm, pero otros mamíferos, poseen tan sólo dos tipos de conos, por tanto ven en dos colores, azules y verdes. Algunos reptiles y aves tienen también visión tricromática, pero en algunos casos puede ser hasta pentacromática.



Bueno, pues con esto acabamos con la visión y los colores. Espero que os haya gustado y os haya servido de algo.

PD. Os dejo unos links con "imitaciones" de como verían los perros (dicromáticos) y las aves. Tened en cuenta que como os he dicho vemos con el cerebro, y por tanto la imagen la procesamos con cerebro humano, pero como aproximaciones molan. Si queréis más, Google.

What is Biodiesel? (2 de 3)

Tipos de producción de Biodiesel (2 de 3)

Dicho lo cual, hablaremos de la producción de biodiesel. Se habla de diferentes generaciones de biodiesel, y de ello depende la fuente de los triacilglicéridos, es decir los aceites.
  • Primera generación: Aceites empleados en la industria alimentaria.
  • Segunda generación: No influentes en industria alimentaria, como las microalgas (como las que Ainxi utiliza y tendrá algo que decir), aceites reciclables,…
  • Tercera generación: Aceites producidos por organismos modificados genéticamente.
Actualmente los más empleados a nivel industrial son las de primera generación y los de segunda generación empiezan a abrirse paso, como habréis visto en los anuncios de Repsol.
Por otra parte como catalizador de la reacción, es decir para liberar los ácidos grasos del glicerol y alquilarlos se pueden emplear agentes químicos, físicos o biológicos.
  • Químicos: se dividen en dos grandes grupos: métodos alcalinos y ácidos. Se usa metanol o etanol.
  • Físicos: por ejemplo con ultrasonidos.
  • Biológicos: empleando la lipasa.
Lo más utilizado en la industria son los métodos alcalinos, con NaOH o KOH generalmente. Los rendimientos son buenos pero los equipos empleados terminan corroyéndose y hay que hacer lavados, además las temperaturas de reacción son elevadas (entre 60 y 80 °C) y los procesos de recuperación del biodiesel son largos. El material crudo tiene mucha agua y es necesario un pre-tratamiento ácido para esterificar los ácidos grasos libres y evitar la formación de jabones. La cantidad de agua de lavado de una planta tradicional esta sobre las 0.2 toneladas por tonelada de biodiesel producido. Por lo que el tratamiento de estas aguas y su necesidad de re-uso son un problema energético y medioambiental.

Los métodos físicos no se emplean a nivel industrial.

La lipasa ofrece: más especificidad en la reacción, disminución de la temperatura de trabajo, menos costes en la recuperación del biodiesel, y no estropearía los equipos. Los enzimas no producen jabones y pueden esterificar los ácidos grasos libres y triglicéridos en un solo paso sin necesidad de pasos ácidos de lavado. Los problemas: su coste, bajo ratio de reacción y pérdida de actividad dentro de los 100 primeros días de operación. Por eso la importancia de inmovilizarlo para recuperar y aumentar su estabilidad y así reutilizarla.

Se recomienda el uso de aceites residuales, aunque desafortunadamente son más complicadas. La segunda generación de biodiesel con catálisis química de grasas animales residuales es de unos 55.000 metros cúbicos por año.

Vida artificial

Hoy me despertaba con la noticia de que estamos un paso más cerca de poder "crear vida". Y me refiero a la posibilidad de generar vida (ya saben, resistencia al aumento de entropía y la replicación y transmisión de la información) a partir de material inorgánico. No sé si me estoy explicando bien (si estás leyendo esto y no te has estremecido un poco es que no me estoy explicando bien), estamos hablando de reproducir el experimento más maravilloso del universo, un suceso único (se puede discutir si la vida surgió una o muchas veces, porque hay opiniones para todo) en toda la inmensidad del cosmos (o eso creemos). La vida. El caso es que yo sí que me estremezco un poco al pensarlo. Las implicaciones serían infinitas. No sé, me parece algo maravilloso.


Pero a lo que iba, que siempre me lío. Me he despertado con la noticia de la publicación de un artículo en el cual han creado desde materia inorgánica una de las partes de la vida, la que se encarga de la transmisión de la información. Explico el experimento. Con la información del genoma de Mycoplasma mycoides, se ha realizado la síntesis química de un cromosoma completo, las 1,08 Mbp (uno de los más pequeños conocidos para la vida "independiente", algo que discutiremos otro día). Este cromosoma artificial ha sido insertado en una célula de Mycoplasma caprycolum a la que se le había retirado previamente su cromosoma. Es decir, el único material genético de la célula era el cromosoma artificial. Esta célula ha sido capaz de crecer y reproducirse, formando una colonia. Pero no sólo esto, como cabía esperar esta célula ha dejado de ser M. caprycolum y ha pasado a ser M. mycoides (como se puede ver en las imágenes). Eso es lo relevante en mi opinión. Toda la maquinaria proteica de M. caprycolum ha servido para iniciar el proceso, pero finalmente se puede observar cómo los análisis proteómicos son muy similares.



El género Mycoplasma es una de las formas de vida más "simples" que se conocen, como menor especialización y por ello con mayor capacidad de evolución y adaptación (recuerden el principio de relación inversa entre especialización y adaptación, que es lo que impide que nuestras neuronas se dividan con mayor facilidad). Craig Venter, el investigador principal del grupo que ha presentado el artículo, lleva un tiempo obsesionado con la síntesis de vida artificial y tratándose de él, no dudo que pueda conseguirlo esto es un paso más. El mismo Venter ha pedido nuevas normas en el juego para evitar abusos, y malos usos, pero el caso es que se me antoja complicado, pero confío en que se abra un intenso debate ético sobre la vida artificial.

Creo firmemente que este será un paso importante para la ciencia y que repercutirá positivamente en la humanidad. Aunque suene un poco lejano, creo que la vida artificial nos hará llegar un paso más allá en nuestra evolución como especie.

Por cierto en la web del artículo, también hay un podcast de Venter hablando al respecto. Os lo recomiendo, creo que es un científico al que hay que escuchar. Por cierto, he tenido la suerte de verle hablar y a mí personalmente me pareció un visionario. Os dejo además un vídeo de TED, en el que habla sobre la vida artificial.





Edito para enlazar un gráfico del El Correo.

Biocombustibles verdes

Anoche tuve un sueño. En él los seres humanos vivíamos en un mundo sin contaminantes, respetando el medio ambiente y cohabitando con sostenibilidad. Todo ciudadano de pro reciclaba hasta los pelos que encontraba en la almohada por las mañanas, los vehículos a motor expulsaban un vapor blanco completamente libre de malos humos y grandes extensiones verdes se utilizaban para eliminar cualquier tipo de emisión indeseada.

Lástima que el pico de la mesilla de noche truncara todas mis esperanzas. Y os preguntaréis: "¿todo esto a qué viene? que mala manera de volver a escribir en el blog tiene esta chica..." Pues resulta que he visto ayer mismo el anuncio nuevo de Repsol, en el que explican que ya tienen en marcha plantas con algas que reducen las emisiones de CO2 a la atmósfera y que a su vez producen biocombustibles. Justo lo que hacemos mi compañera y yo en el laboratorio (a trancas y barrancas y a muy pequeña escala, que dicho así parece que estemos en la cima de la investigación). Además hoy mismo he leído este artículo de ayer de El País.

Me hace gracia que siempre que hay problemas para sacar nuevas tecnologías adelante aparezca la palabra "legislación". Yo no entiendo mucho de politiqueos, pero debe ser muy difícil para nuestros honrados e inteligentes políticos ponerse de acuerdo e implantar una nueva normativa que empiece a obligar de verdad a todo tipo de empresas (no solamente de automóviles) a empezar o seguir utilizando energías renovables, todos sabemos que es difícil cambiar de la noche a la mañana, pero por algo hay que empezar. Parece que los biocombustibles de primera generación están ya obsoletos y muchos expertos opinan que ya no dan más de sí (recordemos que estos biocombustibles son los derivados de productos agroalimentarios). Por ello ahora mismo hay bastantes proyectos en desarrollo o perfilándose con plantas piloto (como lo que decían los amigos de Repsol) generando biocombustibles de segunda generación (que no interfieran con la industria alimentaria). Los más osados ya se atreven incluso con la tercera generación (utilizando ingeniería genética). Como yo tengo que defender a mis queridas microalgas, que me arruinan tantos fines de semana (y los que me quedan), creo que esta es una de las mejores alternativas. Y como no puede ser de otra forma, ya que todo el mundo lo está deseando, os daré mis razones: estos organismos pueden crecer en una gran variedad de ambientes, ocupan poca superficie, fijan dióxido de carbono (por lo que se pueden utilizar para eliminar un porcentaje de este gas de las emisiones contaminantes) y reducen la emisión del mismo, la energía producida es totalmente limpia y sus materias primas no son más que el sol, el CO2 y el agua. ¿Los inconvenientes? Encontrar una cepa que produzca gran cantidad de lípidos (¿para qué tenemos los OMGs?), que tenga un fácil escalado y bajo costo (minucias).

En mi opinión (a veces basada en una utopía del mundo de la piruleta) ya está cerca la era de las energías renovables, pero primero algunos tendrán que olvidarse de otro tipo de intereses que no sean el intentar vivir con sostenibilidad.

Para terminar una página interesante sobre biodiesel a partir de algas.

Como regalo después de la chapa y porque tengo envidiuca de mi querido compi de blog, os pongo una foto de un regalito que me hicieron dos chicas del laboratorio (lo que se puede hacer con un hongo...):

Síntesis de compuestos orgánicos en la Tierra primitiva

Corría el año 53, Stanley Miller llevaba dos años licenciado y se disponía a realizar uno de los experimentos más conocidos y en mi opinión ingeniosos, que se han llevado a cabo. Oparin y Haldane había plantado unas bases pero Miller, puso las manos y el ingenio (nos ha jodido, era estudiante de doctorado!!). Propuso a su director, Harold Urey, un experimento sencillamente maravilloso y a la par exquisitamente sencillo.

Si suponemos que la atmósfera de la tierra primitiva estaba compuesta por entre otros metano, amoniaco, hidrógeno y agua, metamos esos componente es un matraz, y démosle caña a las condiciones primitivas. Unas buenas descargas y voilá, moléculas orgánicas.

Simplemente comentar que este experimento sentaba unas bases sólidas sobre el origen de la vida (no así del lugar de procedencia, del que si quieren hablamos otro día) y además, comenzó un camino que probablemente nos ha llevado a muchos a donde estamos ahora, pegándonos con proteínas, ácidos nucleicos y todas esas pequeñas cosas.

Les dejo el enlace a la wikipedia, el artículo "original" y un pequeño esquema:



Edito para incluir una vista del artículo: