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domingo, 16 de diciembre de 2012

Historia, Evolución y Efectos beneficiosos de la Rifampicina



Si tuviera que centrarme en  un solo siglo de la historia de la microbiología no lo dudaría jamás.  El nacimiento de lo invisible, esa pequeña gota que hace que hoy en día las ciencias biomédicas burbujeen y que miles de investigadores se levanten por la mañana deseando cambiar el mundo, el siglo XIX.  En 1653 van Leeuwenhoek introdujo mejoras en la fabricación del microscopio y constato la existencia bacteriana en 1683 dando lugar al nacimiento de la microbiología. No fue hasta  1796 cuando Eduard Jenner descubriera la primera vacuna (Para la Viruela), dejó como relevo a su discípulo Louis Pasteur  que tras idear el método de la pasteurización hizo posible mantener los alimentos y asegurar el material para intervenciones quirúrgicas. No es hasta 1882 cuando Robert Koch vislumbra al mundo con el nacimiento de las enfermedades. infecciosas, los Postulados de Koch y el descubrimiento del bacilo de Koch (Mycobacterium tuberculosis) y posteriormente el bacilo del Cólera concuyendo así la primera edad de oro de la microbiologia.


Staphylococcus aures y polimorfo nuclear
Actualmente el llamado bacilo de Koch sigue infectando a 1/3 de la población mundial y sumado al aumento de las resistencias a antibioticos como en el Gram positivo Staphylococcus aureus o el Gram Negativo Acinetobacter baumannii, en especial este último, siguen preocupando y manteniendo ocupados a la comunidad científica. La tendencia es adoptar nuevas medidas terapeúticas como reutilizar la colistina, ya casi olvidada o conbinaciones antibióticas como en el caso que quiero comentar:

  • Rifampicina + imipenem o sulbactan.
  • Rifampicina + colistina.
La Rifampicina es un macrólido efectivo en el tratamiento contra la tuberculosis, su mecanismo de acción se basa en bloquear la subunidad beta de la RNA-polimerasa inhibiendola, impidiendo la sintesis de RNA y por ende de las proteinas.

Últimas investigaciones han demostrado que la actividad de la rifampicina regula la respuesta inmune a nivel de:
  1. Migración de linfocitos
  2. Producción de citoquinas y óxido nítrico
  3. Presentación de antígenos
  4. Fagocitosis
Además de  los beneficios inmunológicos se ha demostrado un Efecto protector ante enfermedades neurodegenerativas como es el caso de Alzheimer y Parkinson.

En humanos consigue activar receptores de glucocorticoides e inhibe a Prostaglandinas (PGE2), ácido araquidónico (AA) y al factor de necrosis tumoral (TNF-α) consiguiendo Inhibir la muerte celular.
Los efectos citoprotectores han sido demostrados en infecciones de tuberculosis y meningitis de forma que Mycobacterium tuberculosis induce la apoptosis mientras que la rifampicina reduce los niveles de FNT  inhibiendola.

Como conclusión podemos decir que Los efectos beneficiosos en el uso de la Rifampicina son:  Protección ante la muerte celular inducida por enfermedades infecciosas y neurodegenerativas y protección ante metabolitos toxicos derivados de una infección.

Aunque hilar el tema es algo complicado, quiero que entendais que gracias a los avances conseguidos en el siglo XIX hoy día sabemos a que nos enfrentamos y cómo combatirlos pero la constante coevolución de las enfermedades infecciosas consiguen mantenernos aún ocupados e investigando nuevos tratamientos antimicrobianos como los anteriores nombrados, que además derivan en hallazgos como los efectos beneficiosos que estaban ocultos en metodos antes utilizados.

Referencia:
Rifampin protects human lung epithelial cells against cytotoxicity induced by clinical multi and pandrug-resistant Acinetobacter baumannii.Smani Y, Domínguez-Herrera J, Pachón J


"Esta entrada participa en la XIX Edición del Carnaval de Biología, organizado por La Fila De Atrás, blog perteneciente a @MyrRB

viernes, 14 de diciembre de 2012

Experimentación animal



Disfruto de la compañía de cualquier animal, cuando digo cualquiera no me refiero a animales domésticos como perros y gatos sino que disfruto viendo animales en libertad. Son todo lo contrario al ser humano, no destruyen, no matan, se protegen y el altruismo no esta enmascarado por alguna conveniencia oculta. Son toda la honestidad que le falta a nuestra especie. 

A la hora de investigar a veces nos vemos obligados a experimentar con animales, a lo largo de la carrera he “manipulado” un pollito, una rata y un conejo y por supuesto no me gusta acabar con ninguna vida pero de ahí a llamarlo maltrato animal hay un gran paso. En la web igualdad animal  hablan de sustituir los modelos “animales no humanos” en la investigación y de cómo son sometidos a pruebas en contra de su voluntad. "Nunca he visto a una rata firmar un contrato", Hablan de que los animales modelo son tan parecidos a nosotros se merecen la misma consideración "aunque nadie se la quita".

 ¿Quién cree que nos gusta matar animales? Pero aunque el fin no justifica los medios hay procedimientos en experimentación como pruebas biomédicas, comportamiento animal, investigaciones genéticas donde prescindir de un modelo animal es imposible.  Es necesario un control en tales experimentos, una normativa que limite las pruebas científicas en animales. En el periódico El mundo, podeis leer un artículo de cómo el Parlamento Europeo ha dado luz verde a una directiva que busca reducir la cifra de experimentos con animales en la UE. 

 Si tuvieran que operarte y te dijeran: Mira, el cirujano no a operado aun a nadie pero ha visto cientos de videos sobre la intervención ¿Dejaríamos que nos tocase? Yo creo que no, es necesario un método de prácticas imprescindibles para aprender. Estudiar los principios moleculares de la infección de un patógeno o nuevos métodos de intervención quirúrgicos son utilizados continuamente en animales como el cerdo, a veces se pueden sustituir por cadáveres pero ¿Ha muerto el paciente tras la intervención? ¡A mi me lo han dado fiambre!

Ser diagnosticado como diabético era a menudo una sentencia de muerte antes de que se desarrollarse el tratamiento de la insulina a partir de los datos en animales.  Anestésias, antibióticos o analgésicos, todos probados en animales y que hoy salvan vidas, no solo humanas sino de otros animales (Todos los activistas olvidan este dato, ¿Cuantos animalillos no morirían si no se hubieran desarrollado tratamiento?

jueves, 6 de diciembre de 2012

Transferencia génica Bacteria-Eucariota

¿Qué es un bacteriófago? Segun wikipedia un bacteriófago son virus que infectan exclusivamente a bacterias, cubiertos por una cápside proteica en cuyo interior presentan en un 95 % de los casos ADN de doble cadena. Para hacernos una idea de su importancia podemos recurrir a un dato bastante curioso " se estima que en un mililitro de agua del mar existen 10^9 partículas víricas, pudiendo estar infectadas un 70% de las bactérias marinas. Reconocen a un receptor de membrana del procariota, que puede ser un lipopolisacárido, ácido teicoido o incluso proteinas del flagelo. Inyectan cual jeringuilla el material genetico en la celula y se producira bien el Ciclo lítico o el Lisogénico.

En este post no os voy a hablar de la transduccion bacteriana sino de un mecanismo de transferencia de genes entre bacterias y eucariotas mediado por bacteriófagos descubierto por investigadores del centro de biología molecular Severo Ochoa. Han descubierto señales de localizacion nuclear o NLS (nuclear localizations signals) hallazco ante todo inesperado. Son secuencias de aminoácidos en la superficie de las proteinas que actúan como señales para transportar genes al nucleo pero... ¡Las bacterias NO tienen nucleo!.
Los axiomas creados respecto a los bacteriófagos acaban de chocarse contra un muro, resultando que:
  • Los bacteriófagos no infectan sólo a bacterias.
  • Pueden poseer secuencias señal para el transporte de genes al nucleo.
  • La transduccion no es un proceso exclusivo de procariotas. 
  • Los procesos de transformacion bacteria- eucariota pueven estar mediados por vectores víricos.
  • La transferencia génica entre procariotas y celulas con nucleo es mas que posible y se denuestra que existe una coevolucion entre ambos. 
los bacteriófagos y más concretamente, sus proteínas terminales podrían haber mediado la transferencia horizontal de genes entre organismos procariotas y organismos eucariotas a lo largo de la evolución. 

¿Qué supone este hallazgo? Las aplicaciones son infinitas, pero son en las industrias biotecnológicas y biomédicas donde suponen un enorme paso.  ¿Qué aplicaciones se te ocurren a ti? Deja un comentario.

Referencia: "Functional eukaryotic nuclear localization signals are widespread in terminal proteins of bacteriophages"

sábado, 1 de diciembre de 2012

Biomedicina ¡Con el firewall y a lo loco!

Bombas de insulina, marcapasos, desfibriladores ademas de la novedosa tecnología AirStrip que incorpora a nuestras vidas la posibilidad de monitorizar nuestras constantes vitales, fases del sueño, calorias, concentración de oxígeno en sangre y muchos otros parámetros gracias a la utilizacion de sensores en nuestro organismos que vía wireless envian la información en tiempo real a nuestro médico e incluso a nuestro smartphone. Sobre esta tecnología podeis ver un video en TED MED llamado "the wireless future in medicine" presentado por el Dr. Eric Topol (cardiólogo especialista en genética).

Una vida más facil. Se acabó el pincharse para saber como tienes los niveles de glucosa en sangre y manteniendolos automáticamente mediante un software conectado a a la bomba de insulina. Aunque suene a broma no descarto que acabemos dandole a compartir en Twitter nuestra presion arteriar y recibiendo me gusta en facebook por parte de amigos y familiares.

Monitorizar las contracciones del parto y miles de aplicaciones que forman un avance clinico impensable pero como siempre cada avance cientifico resuena en mentes humanas de dedicadas exclusivamente a joder la vida de los demas.
En un artículo escrito por Antonio Villareal para la AgenciaSinc llamado "el paciente ha contraido un un virus informático" se describen algunas formas en las que esta tecnología wireless causa más de un problema. A día de hoy el 24% de dispositivos medicos son retirados del mercado por problemas derivados de una mala programacion, errores humanos que han llegado a llevarse vidas humanas. Desde dispositivos para terápias radiológicas que han dado dosis máximas a pacientes a bombas de insulina y de perfusion que han inyectado dosis diferentes a las seleccionadas de insulina y farmacos respectivamente como pasó con la compañia Hospira estadounidense.

No solo errores de programación o descuidos humanos pueden acarrear problemas a estas innovadoras tecnologías sino que como demostró el Hacker y diabético Jay Radcliffe con un simple software podía controlar el funcionamiento de bombas de insulina cercanas o incluso otro hacker llamado Barnaby Jack varias semanas despues demostro como gracias a una antena no solo se podian controlar dispositivos cercanos sino a largas distancias. Esto conlleva grades problemas de seguridad, vemos cada día intromisiones en nuestra intimidad por parte de hacker pero hablando de aparátos biomedicos ya no es una intromision sino que pueden darse casos incluso de homicidio si se manipulan aparatos como marcapasos o bombas de insulina de los que depende nuestra vida.

¿Cómo impedimos estos ataques informáticos? muy facil, no hay que irse muy lejos del título del post. Hay que incorporar un potente firewall, en el artículo antes mencionado hablan software como el contenido en la Blackberry de obama o algo mas novedoso llamado MedMon, desarrollado por las universidades de Purdue y Princeton que monitoriza las comunicaciones de nuestro implante y que se esta intentando reducir para incorporarlo en estas tecnologías AirStrip.

En mi humilde opinion la experiencia humana siempre será necesaria, no todas las cosas en la vida pueden ser sustituidas por máquinas. Hoy día vemos laboratorios donde en vez de investigadores existen informáticos que supervisan el funcionamiento de las máquinas, creo que no es el camino. Prefiero un error humano de un experto microbiólogo al diagnosticarme una enfermedad ante uno producido por un error de programación. No veo mal la monitorización pero a la hora de suministrar las dosis la decisión humana es a mi gusto fundamental.




¿TÚ QUÉ OPINAS?





miércoles, 17 de octubre de 2012

MICROMÁQUINAS

En los comienzos del siglo XXI una idea ha marcando el futuro de la microbiologia, la genetica y la ciencia en general "Control de la expresion génica en microorganismos y creacion de circuitos metabólicos lógicos".


¿Cómo funciona la vida? ya una vez hice refecencia al mundo informático comparandolo con el biologico en el post Un futuro esperado y esta vez ocurre lo mismo. Son circuitos los que gobiernan ambas ciencias.

En un Circuito electrónico genera salidas en forma de bit como consecuencia de una entrada inversa. Por ejemplo cuando la entrada es 0 genera una respuesta 1, de forma que se crea un lenguaje binario que porta toda la informacion necesaria para que se den los procesos.

Un Circuito biologico funciona de forma parecida, toda forma de vida tiene un almacen de informacion llamado ADN que podemos comparar con un disco duro, en la secuencia de nucleotidos existen una region de comienzo de lectura llamada promotor para cada gen al que llega un enzima llamada polimerasa cuya ultima finalidad es conseguir una copia del ADN en forma de ARN que es procesable que en mi opinion podriamos compararlos con archivos ejecutables o aplicacion (un .exe de toda la vida).

 El ARN se traduce a proteinas gracias a los ribosomas que estan presentes en todos los organismos y mediante un sistema de lectura de codones (tripletes de nucleotidos) los traduce a idioma de aminoácidos que formarán las proteinas  (o programas si pensamos en un ordenador). Aunque este idioma se consideraba universal hoy dia se ha descubierto que no es así y que algunos organismos presentan variaciones originadas por mutaciones en las pautas de lectura.

Un Biocircuito esta sometido a regulación, al promotor pueden llegar proteinas inhibidoras que hacen que no se transcriba el gen y por tanto no se sintetice la proteina o bien no llegar ningun inhibidor y por tanto si el promotor es constitutivo se de la sintesis de proteinas. Asi es cualquier ruta biologica y es a comienzo de este siglo cuando la idea de modificar estor circuitos ha abierto campos de estudios y posibles aplicaciones fuera del alcance de nuestra imaginacion. Es comunmente utilizado en ingenieria genetica para obtener productos que antes y de forma natural no sintetizaba un organismo pero esto es ampliable de manera que no sean productos sino respuestas de interes humano.

La busqueda de nuevas rutas han ido desde ideas simples como convertir a Escherichia coli en un reloj adicionando genes que se traducen en proteinas bioluminiscentes en promotores separados en periodos medibles en horas de forma que la emision de luz se produce de forma intermitente a proyectos mas ambiciosos como el de BACTOCOM que pretende sustituir el silicio de los microprocesadores por bacterias que operen de igual forma. La ciencia avanza a pasos agigantados y no dudo en que en un futuro proximo se creen ordenadores biologicos como ya explique un poquito en el post    Biocomputadoras


domingo, 30 de septiembre de 2012

Presupuestos en I+D+i en 2013

En 2012 se hizo una inverson total de 5.562,78 millones de euros que para el nuevo año se mantendrán intactos aunque varía el reparto presupuestario de forma que las entidades públicas recibiran 2.121 millones que corresponden a subvenciones, mientras que a las empresas se les darán prestamos de 3.441 millones.

No creo que sea yo el único que no lo vea lógico, me duele pensar en los salvajes recortes en investigacion que sufriran las empresas públicas, centros como el CSIC en suspensión de pagos a proveedores... asi no se hace la ciencia es más, un pais que no invierte en educacion y ciencia no va a ningún lado, es la
ciencia la que hace que un pais sea desarrollado.

Los principales recortes en entidades públicas de I+D+i son:
 Podeis ver mas datos en el artículo de Elpais: La I+D+i civil mantiene el presupuesto pero reduce las subvenciones a la ciencia

sábado, 29 de septiembre de 2012

GIANT microbes

¿Te gustan las bacterias? hace tiempo descubri una coleccion de peluches basados microorganismos en general. La verdad es que a mi me fascino y por eso lo comparto con vosotros, se llaman GIANTmicrobes y los podeis encontrar por internet aqui.

Los que veis son los que tengo, son lactobacillus y Staphylococcus.¿no me direis que no quedan bien en cualquier sitio? xDD va a parecer que me llevo comisión, pero no!! solo quiero que los conozcais.

Vienen con una breve descripcion del microorganismos y hay un tamaño mas pequeño de peluche que vienen en placas de Petri.



Un Saludo y.. Ya sabeis mi cumple es el 6 de Enero  ;-)


viernes, 28 de septiembre de 2012

Evolution of life

Para quien tenga interes en volver a ver el video que nos puesieron en la presentacion de evolucion vegetal lo dejo puesto por aquí. Esta muy currado aunque se olvidan de Wallace como siempre que se habla de evolucion, es lo que tiene ser el investigador sin pasta...


Para más informacion os dejo tambien el enlace de la web de Evolution-of-life

jueves, 27 de septiembre de 2012

Bacterias Halófilas

Gracias a la evolución la vida consigue abrirse camino hasta las condiciones más adversas del planeta encontramos un ejemplo de ello en las bacterias halófilas, que viven en lagos salados y zonas volcánicas.En principio la elevada salinidad de estos medios es incompatible con la supervivencia de las células, que no tardarían en deshidratarse debido al choque osmótico es decir, la tendencia en equilibrar la concentración de electrolitos con la del entorno.Sin embardo las halófilas consiguen proliferar en ambientes hipersalinos , al equilibrar la concentraciones de sal de su citoplasma con la del exterior evitan la muerte celular por osmosis.


Las proteínas estructurales y las enzimas que conforman el metabolismo celular de estos microorganismos han sufrido una evolución adaptativa que les ha conferido estabilidad y funcionalidad en condiciones hipersalinas.
Como resultado de este proceso de los 20 aminoacidos que constituyen las proteínas 2( ac aspartico y ac glutamico) HAN AUMENTADO SU FRECUENCIA Y OTROS COMO LISINA Y LEUCINA han desaparecido casi por completo. Por eso mismo en las paredes celulares de estas bacterias halófilas abundan las cargas negativas , estas proteínas se encuentran entre las mas acidas del proteoma  y parece ser que la composición atípica de aminoácidos  les confiere resistencia a la sal.

¿Cómo opera semejante efecto protector?
Un estudio realizado de biología estructural ha demostrado que dicha composición aminoacidica restringe el número de contactos con el disolvente y por tanto facilita la adaptación de las proteínas a los ambientes hipersalinos
Se demuestra que en las conformaciones distintas entre una proteína nativa y otra mutada de halófilas son claras, ya que se producen superposiciones de los polipeptidos de manera que hacia el exterior se proyectan sólo cadenas muy negativas

DOS EN UNO: ESTABILIDAD Y SOLUBILIDAD
El acido glutamico y el aspartico tienen un comportamiento químico que favorece la adaptación la los medios hipersalinos. Por un lado sus cadenas laterales presentan tamaños reducidos de forma que requieren menos moléculas de solvente (agua) para hidratarse, al facilitar la hidratación permiten que la célula equilibre su concentración salina con la del  exterior y evitan que esta muera por choque osmótico. Por otro lado poseen cargas eléctricas negativas  que confieren solubilidad a las proteinas.
Se han estudiados 3 proteinas: un dominio de una enzima perteneciente a un organismo halófilo, este dominio anterior en un homologo mesófilo que vive en condiciones de baja salinidad y otro dominio de una proteína diferente.
Mediante mutagénesis dirigida se han alterado la composición de la proteínas  a continuación se ha estudiado la termodinámica de los mutantes obtenidos para evaluar su estabilidad en presencia de sal además se ha determinado sus estructuras moleculares por resonancia magnética nuclear para estudiar los cambios conformacionales conferidos por la mutacion.
Los resultados obtenidos indicaron que la carga eléctrica de la proteína ejerce una estabilidad limitada frente a los medios salinos. El factor determinante parecía ser el tamaño de las cadenas laterales  de manera que con cadenas cortas disminuyen el numero de contactos necesarios entre proteína  y disolvente ya que el solvente tiene que repartirse mucho para hidratar a las proteínas e iones con la consiguiente estabilización del sistema.
Si lo importante es el tamaño de la cadena lateral ¿ a que se debe la abundancia de aminoácidos con carga negativa (acidos)  ? experimentos con  estos aminoácidos indicaron que ayuda y confieren solubilidad a la proteína.

bibliografia
Revista investigacion y ciencia Julio 2010  ( Recomiendo su lectura )


ANTAGONISMO MICROBIANO


Muchas bacterias producen péptidos que inhiben el crecimiento o matan a otras especies estrechamente relacionadas o incluso a otras estirpes de la misma especie, estos péptidos se denominan bacteriocinas. Algunas bacteriocinas producidas por las bacterias lácticas inhiben el crecimiento de un amplio rango de bacterias gran positivas y están siendo utilizadas como conservantes en la industria alimentaria. En esta practica vamos a poner de manifiesto la producción de bacteriocinas  por una estirpe de Enterococcud faecium.
Material: cultivos de E. faecium productora de bacteriocina y Lactobacillus pentosus como estirpe indicadora, en medio MRS. Además un cultivo de Staphilococcus aureus. También disponemos de una caja de MRS, un tubo de caldo MRS y un tubo de agar coverteraa de MRS.

DIA 1:

En la caja de MRS y con esterilidad hacemos una siembra con el asa poniendo 2 cruces de E. faecium (productor de bacteriocina) y una cruz de S.aureus que es resistente a la toxina y servirá como control de bacteria no productora de bacteriocina. Incubamos 24h a 370C.
Ademas sembramos un tubo de caldo MRS con la bacteria sensible a la bacteriocina  (L.pentosus) y lo incubamos 24h a 370C.
 
DIA 2:

Se funden los tubos de agar de cobertera y se mantienen en un baño a 45oC . Se hace una dilución del cultivo de L.pentosus en MRS y se añaden 100 µl al tubo de agar cobertera, se agita bien y se vierte uniformemente sobre la caja donde se hicieron las cruces. Se deja solidificar y se incuba 24h a 37oC. 
 
DIA 3:

Tras la incubación se ve como la bacteria sensible  a la bacteriocina (L.pentosus) no crece alrededor
 de la bacteria productora de la toxina (E.faecium),mientras tanto podemos ver que si se desarrolla
S.aureus que era resistente y además al no ser productora de bacteriocina el Lactobacillus
 crece sin ningún problema sobre ella.

Cuento Científico

Era se una vez... Un grupo de amigos terminaron la carrera de Biologia. Dos de ellos querian dedicarse a la bioquimica, otro a la genetica y otros tres a la microbiologia. Tenian un sueño comun, deseaban enseñar, transmitir sus conocimientos a los demás, saber que su ilusión, su esfuerzo, llenasen el camino de otros, asi que siguieron adelante y en poco tiempo más finalizaron el doctorado.
Todos eran muy felices y no dejaban de hablar de proyectos que querian desarrollar asi que a parte de enseñar decidieron tambien investigar. Todos tenian ideas, ilusiones, estaban deseosos de conocimiento pero aqui es donde encontraron el principal problema. cuando una persona solo desea saber, nadie se hacia cargo de sus investigaciones, que pena!!! les decian, esto no genera dinero.

Una vez rechazados muchas de los experimentos que querian hacer, decibieron encontrar a los mismos aplicaciones, uno de ellos queira conocer los mecanismos por los que una celula bacteriana reconocia a otros tipos celulares específicos, pero cono denegaron su propuesta penso ``por que no centrarme en encontrar un mecanismo de reconocimiento entre una bacteria y celulas cancerosas, asi quizas podria usar al microorganismo como vector para solucionar la enfermedad´´ ... Este proyecto si se lo concedieron pero despues de meses de investigacion lo volvieron a cancelar, alguien decia que era inmoral, asi que todo se volvió a parar.
Moraleja, lo importante para algunos es el conocimiento, pero por desgracia esto no es lo general. si dinero o comprension por parte de los demas no consigues generar, ten por seguro que tu investigacion la van a clausurar.

Mi pregunta es ¿ Cómo personas que nunca llegaran a comprender la finalidad de una investigacion, que no pueden valorar ni siquiera la moralidad del proyecto, tienen el poder de decidir si puede o no seguir adelante?  Que alguien me lo explique ... realmente lo necesito.

BACTERIAS + ARSENICO ( GFAJ-1 )

Lo divertido de la ciencia es que hay realmente pocas cosas que podamos señalar como verdades absolutas. Cuando la biología daba sus primeros pasos respecto a composición de los seres vivos, siempre se apoyo la idea de que exclusivamente la vida podía existir gracias a elementos como: Carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, fosforo y azufre. Algunos otros autores recalcaron la similitud de estos compuestos con otros cercanos en la tabla periodica y con aunque poca aceptación se atrevieron a decir que prodrian sustituir a CHONPS.
Lo realmente asombroso de estas bacterias que incorporan arsénico no es en sí su descubrimiento si no el asombro producido tras el descubrimiento.

Teóricamente, algunos átomos que forman parte de muchas biomoléculas pueden ser reemplazados por átomos análogos, por ejemplo: en los moluscos e insectos es el cobre y no el hierro quien transporta el oxígeno en su sangre, otro trabajos han demostrado que se pueden cambiar ciertos cofactores como el molíbdeno y zinc por tungsteno y cadmio, respectivamente.
Fisicoquímicamente, las dos moléculas se comportan de la misma manera en un ser vivo, es por esta razón que el arsénico es un elemento sumamente tóxico, ya que reemplaza al fósforo en los primeros pasos de muchas vías metabólicas, pero en pasos avanzados ya no puede ser compatible debido a las diferencias en sus reactividades: las biomoléculas del fósforo son mucho más estables que las de arsénico.






El arsénico es un análogo del fósforo, está ubicado justo debajo de él dentro de la tabla periódica. Además, poseen un radio atómico similar y una electronegatividad casi idéntica. La forma del fósforo biológicamente activa es el fosfato (PO43-), cuyo análogo es el arsenato (AsO43-).


Estas bacterias, que se les ha nombrado como GFAJ-1, no prefieren el arsénico al fosforo, además el fosforo es más estable y más abundante en la naturaleza. Lo que genera más preguntas es hasta que punto es incorporado el arsenico, ya sabemos que va a formar parte de los nucleótidos. El fosforo además es constituyente de los fosfolipidos de membrana y esta presente en la mayor parte de rutas metabolicas.  Son por todas estas razones por las que surgen infinidad de preguntas tales como: ¿Cómo intercambian el P con el As, que rutas lo permiten?, ¿si crecen mejor con fosforo, realmente es un descubrimiento que estas bacterias puedan vivir con arsénico ya que nuestras células también pueden incorporarlo y es conocido la amplia gama de metabolismos bacterianos y su gran adaptación?

A mi parecer este descubrimiento solo apoya las teorías sobre lo versátil que son los microorganismos.


¿Qué pensais?



BIBLIOGRAFÍA
http://biounalm.com/2010/12/se-identifica-una-bacteria-que-puede.html

Sistemas de Secreción bacteriana tipo I (SST1)

Característico de Gram negativas, se utiliza para secretar muchas toxinas, como las Rtx ( Hemolisinas ) de E. coli uropatogénica.
El aparato de secreción está formado por:
  1. Proteina Abc : Está en la membrana interna, son homólogas a los sitemas de transporte Abc, pero estas últimos estan presentes tanto en Gram negativas como en positivas.
  2.  Proteina MFP ( proteina de fusión de membrana) : se proyecta desde la membrana interna a la externa y pone en contacto a la proteina Abc con las proteinas que forman el canal ( Proteinas OMP ).

Las proteinas que se secretan por el SST1 no tienen secuencia señal en el extremo N-terminal sino en el C-terminal, esta secuencia ni se procesa ni se corta.

El componente Abc es el encargado de generar la energía para la secreción ya que tiene un dominio ATPasa, este aparato no esta siempre montado del todo, sino que generalmente no esta listo hasta que se necesita.

Sistemas de Secrecion bacteriana Tipo 3 ( SST3 ) e

Aparece el Gram negativas, está especializado en la inyeccion de proteinas efectoras desde el citosol de la bacteria al citosol Eucariota. Estas proteinas nunca salen al exterior, es decir, no se secretan por lo que podemos decir que más que un sistema de secreción sería un sistema de translocación de proteinas.

Esta translocación depende del contacto entre bacterias y esucariota, esto es lo que pasa por ejemplo en Yersinia.
                Las proteinas que se secretan son factores de virulencia de bacterias patógenas,
                por ejemplo las proteinas Yop de Yersinia.

Los SST3 están muy conservados en todas las bacterias. Se piensa que este hecho se debe a la transferincia horizontal entre bacterias. Sin embargo las proteinas que se secretan son muy distintas.
                Tanto los genes que codifican el SST3 como las que codifican las proteinas efectoras estan agrupadas en plásmidos o en      
                 secuencias de ADn nuclear formando ISLAS DE PATOGENIDAD ( ejemplo Salmonella posee 2 islas )

Lo que tienen en común las proteinas efectoras es que son proteinas homólogasa celulas eucariotas, el origen puede ser por convergencia evolutiva o bien que se han capturado de dichas células.

               El SST3 es muy complejo, formado por mas de 30 proteinas, muchas de ellas en la membrana plasmática. Las proteinas Ysc hacen un canal en la membrana plasmatica, Yscn es una ATPasa que proporciona la energía para la translocación. Despues la proteina Yscj forma un cilindro que atraviesa el  periplasma. Una secretina por último atraviesa la membrana externa. Por último hay un apendice extracelular de Yscf que forma una especie de aguja.


  Pese a la similitud de estas estructuras con el flagelo bacteriano, ni la unidad formadora  de la aguja ni la del pilus tienen similitud en la secuencia de formacion del Flagelo. La aguja se ha estudiado a microscopía electrónica en los generos Salmonella, Shigella y Yersinia.

Sistemas de captación de hierro SIDERÓFOROS (Aeromonas)

Numerosos ambientes contienen una concentración de hierro libre inferior a 1uM, que es la considerada indispensable para el crecimiento óptimo de los microorganismos . La baja disponibilidad de hierro libre dificulta, pero no impide, el crecimiento y la patogenicidad bacteriana. Los microorganismos han desarrollado una serie de mecanismos que les permiten extraer el hierro del huésped y de los polímeros insolubles del ambiente: las modificaciones reductivas del hierro, los sistemas de transporte de iones ferrosos o los sideróforos. La competición por el hierro entre un huésped vertebrado y un microorganismo invasor es uno de los puntos donde se puede decidir el avance de una infección. Debido a la presencia de las proteínas de unión a hierro del huésped, como por ejemplo la hemoglobina (con sus grupos hemo), la transferrina, la lactoferrina o la ferritina, el hierro está poco accesible in vivo. En suero, las concentraciones de hierro libre están muy lejos de los mínimos requeridos para el crecimiento durante la infección de muchas bacterias.

Esta capacidad de privar a un microorganismo de un nutriente esencial para el crecimiento, como por ejemplo el hierro, se conoce como inmunidad nutricional. Por tanto, los mecanismos para la captación del hierro del huésped que presentan las bacterias durante una infección se consideran esenciales para la virulencia. Se conocen dos sistemas de captación de hierro en cepas de Aeromonas, uno dependiente y otro independiente de sideróforo.
 Los sideróforos son moléculas de bajo peso molecular que presentan grupos funcionales con elevada afinidad y especificidad por los iones ferrosos, y necesitan de receptores en la membrana celular de las bacterias para poder llevar a cabo su función. Algunas Aeromonas spp. también podrían adquirir el hierro in vivo por contacto directo entre proteínas secuestradoras de hierro del huésped y alguna proteína de membrana de unión de la bacteria.

Otro mecanismo alternativo para obtener hierro sin la intervención de sideróforos es el uso del grupo hemo como fuente de
hierro, sobretodo en forma de hemoglobina, caso en que se requiere de la destrucción hemolítica de las células huésped para acceder al hierro del grupo hemo (La mayoría de Aeromonas mesófilas producen uno de dos tipos de sideróforos:
enterobactina o amonobactina, pero nunca los dos a la vez. Los sistemas de captación de hierro mediante sideróforos se componen de un
segundo elemento, además del sideróforo propiamente dicho. Se trata del aparato asociado a la célula y responsable de procesar el sideróforo unido a hierro con la finalidad de entregar el metal al metabolismo bacteriano. Este sistema incluye un receptor, específico para el sideróforo, unido a membrana. En A. hydrophila, se ha descrito un único receptor y transportador de hierro en la membrana externa de la bacteria, que es dependiente de amonabactina.

El transporte implica un proceso de intercambio de ligando, o mecanismo lanzadera, que tiene lugar en la superficie celular cuando el ferri-sideróforo transfiere el átomo de hierro a un apo-sideróforo previamente unido al receptor. Además, el receptor de amonabactina de A. hydrophila presenta baja especificidad, y ello le permite transportar un extraordinariamente amplio rango de sideróforos, con grupos quelantes tan variados como catecolato, hidroxamato o hidroxipiridonato . También se ha secuenciado el gen quecodifica el receptor de sideróforos en A. salmonicida, ftsA, que muestra homología conotros genes ftsA de bacterias patógenas Gram-negativas .

Copia de un Pdf de internet bastante interesante.

Tipos de infecciones bacterianas. Invasivas y No invasivas con toxinas o sin toxinas...

Patógenos no Invasivos.
  1.  Que colonizan mucosas. 
Con toxina: Neisseria gonorrheae y Mycoplasma Pneumoniae
Sin toxina: Corynebacterium difteriae, Vibrio cholerae y Helicobacter pylori

       2.  Que colonizan la Piel.

Con toxina: Clostridium tetani y Staphylococcus aureus
Sin Toxina: Propionebacterium acnes

Patógenos invasivos

    1.   Con toxinas
Patógenos Extracelulares: Clostridium perfringens, Streptococcus Pneumoniae y Streptococcus Pyogenes.
Patógenos Intrecelulares: Shigella y Legionella Pneumophyla

       2.    Sin toxina

Patógenos Extracelulares: Haemophilus influenzae y Neisseria meningitidis.
Patógenos Intracelulares: Mycobacterium tuberculosis, Salmonella typhi y Clamidia thracomatis.

Cada bacteria será tratada por separado. Se incluira cualquier tipo de informacion, sea de estructuras, de la enfermedad producida o cualquier otra curiosidad. Se prodrá acceder haciendo Click sobre el nombre de cada una si el articulo esta escrito o en la seccion de Bacterias.

Propionebacterium acnes

Es un bacilo Gram-positivo, de crecimiento relativamente lento no esporulante y anaerobio estricto aunque se cree que son aerotolerantes. Forma parte de la Microbiota normal colonizando sobre todo las grandulas sebaceas de la piel y a veces el aparato digestivo, la conjuntiva del ojo.... Su nombre se deriva de la capacidad de la bacteria de generar Ac. propionico. Es un Patógeno no invasivo que colonizan generalmente la piel y no producen toxina.

Como hemos dicho, viven en zonas con bajas concentraciones de oxígeno. utilizaría las grasas de las glandulas sebaceas como nutrientes. La bacteria es en gran parte comensal y transformaria las secreciones  en sustancias irritantes. Cuando un poro esta taponado esta bacteria prolifera bajo él, se alimentaria de los acidos grasos y liberará sustancias quimicas que romperán la pared del poro. De esta manera el sistema inmune es activado, se produce la respuesta primaria de Inflamacion causando el acné vulgar.




P. acnes es sensible al peróxido de benzoilo, al grupo de la tetraciclina, otros antibióticos y muchos preparados antibacterianos. Sin embargo, son frecuentes las cepas resistentes a la tetraciclina. La clindamicina es también de uso frecuente. Recientemente se ha mostrado que P. acnes es sensible a algunos macrólidos como la azitromicina, que tiene un amplio espectro de acción.
Otro antibiótico es el nadifloxacino del grupo de los llamados 4-fluoroquinolonas tales como ciprofloxacino, ofloxacino y levofloxacino. Tiene acción contra P. acnes y algunos otros microorganismos que pueden tomar parte en una poli-infección.

Actualmente hay un proyecto del genoma completado el Propionibacterium acnes KPA1202. La secuencia completa del genoma de P. acnes  incluye 2.333 genes putativos y revela numerosos productos de genes implicados en las moléculas de acogida degradantes, incluyendo sialidasas, neuraminidasas, endoglycoceramidases, lipasas, y de formación de factores de poro.

Fuentes:
http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Propionibacterium
http://es.wikipedia.org/wiki/Propionibacterium_acnes

Bacterias del suelo, solución para la productividad de los cultivos.

Vemos como cada día  las actividades humanas se van alejando del concepto Natural. La ganaderia y la agricultura no se realizan en pequeñas fincas sino que dependen del concepto Economico.

La productividad es lo que importa mientras que muchos luchan por recuperar las antiguas costumbres. Me gustaria apoyar la teoria de que podemos volver a mirar por la tierra pero nuestra adaptacion al planeta tiene un fundamento destructivo que por mucho que queramos es tarde para remediarlo. Segun esto solo puedo decir que la solucion es el desarrollo sostenible donde lo que nos debe importar es el principio de irreversibilidad cero, teniendo claro que causaremos daño pero que haremos todo lo que este en nuestra mano para poder recuperar el ecosistema natural.

Con los cultivos extensivos pasa lo dicho anteriormente, la produccion está ligada con el rendimiento economico de manerera que los suelos no descansan y no soportan tanto desarrollo vegetal, pierden la estructura y sufren deficit de nutrientes sobre todo uno tan esencial como el nitrogeno.

Si las plantaciones agotan los nitratos del suelo y con este deficit se para el crecimiento vegetal, los terrenos quedan inservibles. ¿Qué podemos hacer para mantener los compuestos nitrogenados del suelo?

- Lo primero que podriamos pensar es en adicionarlo a los cultivos nosotros mismos mezclado con los abonos. Esta solución es demasiado cara, es decir, al agricultor le van a costar mas caros estos abonos y el precio del producto tambien aumentara.

-hay formacion natural y espontanea de nitratos en la naturaleza gracias a la energia de la luz ultravioleta y de los rayos. Este proceso es azaroso por lo que no serviria.

-Parece ser que la unica solucion valida ante el deficit de nitratos en el suelo que se mantenga en equilibrio y se traduzca como beneficios económicos es la FIJACION BIOLÓGICA DEL NITROGENO ATMOSFÉRICO.

                               La fijacion de nitrogeno la van a realizar multitud de microorganismos que en simbiosis con las plantas permitiran al vegetal disponer de estos nutrientes. Algunas bacterias pueden fijar nitrogeno en libertad, pero otras como los Rhizobios interaccionan mediante un dialogo molecular con Leguminosas. La planta construirá la casa (NUDULO) y la bacteria forzará su ocupacion.

Por tanto teniendo en cuenta lo anterior, la solucion que estamos buscando aparece de la siguiente manera:

Si en un terreno plantamos leguminosas y adicionamos al suelo la cepa de rhizobio que nodulen con ellas se producirá el crecimiento de las plantas, contendran nitrogeno procedente de la atmósfera que ha sido fijado por la bacteria siempre y cuando el suelo no tenga nitratos que siempre seran la primera opción a elegir. Despues cortamos la plantacion y la enterramos de manera que funciona como abono nitrogenado natural para el cultivo que queramos realizar. Esta situacion tambien la podemos conseguir sin separacion temporal entre los cultivos sino alternando en el cultico la leguminosa y la especie a cultivar.

Es una buena solucion ya que los rhizobios siempre serán mas baratos que estar abonando el suelo continuamente con nitratos y el resultao sera el mismo, es decir, un muy buen crecimiento vegetal que se traducirá en grandes beneficios economicos.

Microbioma y microflora intestinal


¿Qué es la microbiota?

Es el conjunto de microorganismos que llevamos en nuestro cuerpo y que viven sobre las superficies externas o internas pero nuca en otros lugares ya que pasarian a ser patogenos que no viven en los lugares determinados. Por ejemplo una bacteria que vive en la conjuntiva del ojo o bien en el intestigo grueso si variamos su localizacion dejan muchas veces de ser mutualistas o comensales para convertirse en patógenos.

En nuestro cuerpo tenemos 100 veces más bacterias que células humanas, debido a este dato podemos decir que el ser humano es un 90% bacteriano y 10% humano. Esto es importante porque ademas nosotros genemos nuestra propia coleccion de genes que llamaremos (genoma) pero ademas las bacterias que contenemos tienen sus propios genomas que en este caso llamaremos Metagenoma.

Por lo tanto una persona estará formada por: Genoma + Metagenoma  ==> se estima que es de 10 a 20 veces mas genes que los que nosotros llevamos.

Efectos de la microbiota sobre el organismo.

Es un claro ejemplo de simbiosis y comensalismo donde la bacteria se baneficia de vivir sobre nuestras superficies pero ademas el ser humanos saca tambien partido.

Por ejemplo en el intestino la aparicion de microbiota contribuye en una funcion defensiva ya que defienden este nicho de donde consiguen nutrientes e impiden que colonicen otros bacterias mediante un claro antagonismo microbiano. (funcion inmunitaria o defensiva).


Funcion digestiva. Contribuyen con la absorcion de vitaminas como la vitamina k en el yeyuno.

Produccion de fuentes de energia derivadas de la digestion de alimentos como la produccion de acetato o butirato procedentes de dietas mixtas.

Efectos a distancia. no solo afectas en las supercicies colonizadas sino que sus efectos pueden abarcar distintas zonas e incluso estimulando funciones defensivas.


Barreras contra agentes ofensivos. Es importante mencionar que para cumplir todas estas funciones, estas bacterias necesitan de un dialogo quimico con las células de los epitelios que las soportan.

BIOCOMPUTADORAS [ordenadores orgánicos]

Estarán confomadas por materia orgánica y tecnología informática. No necesitarán microchips, discos rígidos, y serán muchísimo más rápidas, potentes y pequeñas que cualquier supercomputadora. Son la biocomputadoras.






biocomputadores implantados en un cultivo de células de hígado humano, lo que constiuye un paso crucial para construir los ansiados ordenadores biológicos funcionales. Asimismo, han comprobado cómo estos biocomputadores son capaces de indicar la presencia de señales y cambios bioquímicos dentro de la propia célula y transmitir eso datos de tal manera que sean discernibles con un equipamiento básico de laboratorio. Por Paul D. Morales. 

 

 

 

Todo parece un poquito de ciencia ficción, pero no lo es. Cada dia estamos mas cerca de la incorporacion de objetos informáticos y de la interacción de estos con las células nerviosas que podemos decir que son los mejores microprocesadores que existen.

¿Os acordais de la serie Stargate Atlantis?

Todo esto de la biocomputación es otro sueño científico.

En esta serie aparecia una raza alienigena los Wraith cuyas naves eran maquinas orgánicas capaces de regenerarse despues de un choque, mantener la concentración de gases.

Cuando estas tecnologias se desarrollen sólo me gustaria exponer un pequeño problema. los microorganismos en general se adaptan a cualquier superficie o habitat asi que ¿Tendremos que tener cuidado por si se nos resfria la biocafetera?  : )