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¿Por qué los gemelos idénticos son tan diferentes?

Un grupo internacional de científicos se ha preguntado cuál es la relación entre la estructura del cerebro y las experiencias de cada individuo, lo que podría explicar por qué los gemelos idénticos no se asemejan a la perfección, incluso cuando crecen juntos.

Para arrojar luz sobre estas cuestiones, los investigadores de la Universidad Técnica de Dresde (Alemania) analizaron 40 ratones genéticamente idénticos que vivían dentro de un recinto donde podían elegir entre una gran variedad de actividades. Los resultados se han publicado en la revista Science.

“Los animales no sólo eran genéticamente idénticos, sino que también vivían en el mismo entorno”, explica a SINC Gerd Kempermann, investigador principal de la institución alemana y presidente del Centro Alemán para Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE). “La pregunta es por qué, a pesar de eso, sigue emergiendo la individualidad”.

El cerebro es un órgano complejo que no para de desarrollarse nunca, y los cambios que sufre están relacionados con la personalidad y la conducta. “Podemos demostrar una relación entre un tipo particular de plasticidad cerebral –la neurogénesis del hipocampo adulto– y los niveles individuales de la conducta exploratoria –a través de las cuales se adquieren los conocimientos–”, indica Kempermann.

La neurogénesis adulta, es decir la generación de nuevas neuronas en el hipocampo, permite que el cerebro reaccione a la nueva información con flexibilidad. Con este trabajo, los autores muestran por primera vez que las experiencias personales y el comportamiento contribuyen a la ‘individualización’ del cerebro.

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Gemelos pertenecientes a un regimiento de infantería del antiguo Ejército Bávaro. (Foto: Drakegoodman)

“El entorno era tan rico que cada ratón reunió sus propias experiencias individuales en ella. Los roedores se volvieron cada vez más diferentes en cuanto a su conducta exploratoria. Y este comportamiento explica más de una quinta parte de la variación encontrada en la neurogénesis adulta”, subraya.

Para este científico, esto apunta la importancia de la cantidad de experiencias personales. “Aunque hay que ser cuidadoso con las extrapolaciones directas entre ratones y humanos, estamos convencidos de que el principio observado se mantendrá entre las especies”, añade.

En el experimento llevado a cabo para estudiar las conductas específicas, cada uno de los ratones estaba equipado con un micro-chip que emitía señales electromagnéticas, lo que permitió a los científicos construir perfiles de movimiento de los roedores y cuantificar su comportamiento exploratorio.

Como indican los autores, “a pesar de un entorno común y genes idénticos, los ratones mostraron patrones de comportamiento altamente individualizados, reaccionando a su entorno de manera diferente”. Es más, durante los tres meses de experimento estas desigualdades se incrementaron.

“Estas discrepancias se asociaron con diferencias en la generación de nuevas neuronas en el hipocampo, una región del cerebro que apoya el aprendizaje y la memoria”, sostiene Kempermann.

Según el investigador, en los animales que exploran el ambiente en un mayor grado también crecieron más neuronas nuevas que en los animales más pasivos.

Por último, los expertos examinaron también un grupo control de ratones alojados en un recinto poco atractivo y, de media, la neurogénesis en estos animales fue menor que en los ratones experimentales.

“Los resultados sugieren que la experiencia influye en el envejecimiento de la mente humana, que un ambiente enriquecido fomenta el desarrollo de la individualidad”, concluye Ulman Lindenberger, otro de los autores e investigador en el Instituto Max Planck para el Desarrollo Humano de Berlín. (Fuente: SINC)

 

 

 

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Leyendo el genoma humano

Se ha conseguido dar un importante paso hacia el conocimiento completo de cómo se transcribe la información genética del ADN al ARN.

Este avance se ha logrado al poder observar en su trabajo, paso a paso, a la maquinaria biomolecular que lee el genoma humano.

Unos investigadores del Laboratorio Nacional estadounidense Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en California, han presentado una serie de “instantáneas” que muestran cómo el genoma es leído gen por gen.

Para que el código genético sea transcrito en ARN mensajero, tiene que abrirse la doble hélice del ADN, y la hebra debe estar colocada debidamente de manera que la ARN polimerasa, la enzima que cataliza la transcripción, “sepa” dónde empieza un gen.

Las nuevas imágenes de microscopía electrónica, obtenidas por el equipo de la biofísica Eva Nogales, muestran cómo se realiza esto.

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Eva Nogales y Yuan He. (Foto: Roy Kaltschmidt)

El proceso de transcripción es esencial para todos los seres vivos, por lo que es muy importante conocer en detalle cómo se inicia éste.

El próximo objetivo del equipo de Nogales, Yuan He, Jie Fang y Dylan Taatjes es construir un modelo estructural de la maquinaria proteica completa que reconoce y regula todos los promotores de ADN humano.

Un promotor de ADN, usualmente ubicado cerca del inicio de un gen, es un segmento de ADN donde se pueden enlazar los factores de transcripción y la ARN polimerasa al comenzar la transcripción.

 

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Un nuevo método permite modificar genes con precisión

Cada día se descubre un gen relacionado con alguna enfermedad. La información es válida, pero puede ser frustrante: de nada sirve saber qué gen hay que cambiar o eliminar si no se tienen herramientas para ello. Un nuevo método permite acercarse a este problema con más seguridad, publica Science.

Representación de las dobles cadenas de ADN. El sistema, que ha desarrollado el Instituto de Tecnología de Massachusetts (el prestigioso MIT), es, hasta ahora, el más certero en estos intentos. Desde sembrar el ADN con genes al azar y esperar que se integren pasando por usar vectores como virus hasta el uso de medios físicos, como unas tijeras de zinc, muchos métodos se han intentado. Pero este tiene la ventaja de que se basa en el conocimiento exacto del ADN. Este está formado por una secuencia de moléculas encadenadas (las attgccgta…). Cada fila tiene una secuencia complementaria de ARN, otro tipo de material genético (en el caso anterior, la uaacggcau) que se ajusta a ella como un molde. Si se sabe al lado de qué secuencia se quiere cortar el ADN para incluir un gen (que no es sino otro trozo de ADN) o para eliminarlo, basta con pegar una enzima llamada nucleasa al final de esa cadena. “Cualquier aplicación que necesite manipular un organismo puede beneficiarse de esta técnica”, ha dicho Feng Zhang, líder del equipo investigador.

En principio, el descubrimiento es muy útil para manipular células individuales o microrganismos como bacterias, pero también podría usarse en enfermedades causadas por una mutación localizada. Con ello se evitaría que ocurriera como en algunos ensayos de terapia génica, donde la imposibilidad de elegir el sitio de inserción del nuevo material hizo que cayera al lado de un oncogén, con lo que se estimuló su activación y el resultado fue que en vez de curar de una enfermedad se causó otra.

El método no es, sin embargo, la panacea. Podría funcionar bien con enfermedades monogenéticas, como la corea de Huntington, pero no sirve para otras donde hay muchos genes implicados y donde, tan importante o más que el material genético del individuo, sea la activación de este, como en la mayoría de los cánceres.

Todo esto, sin embargo, está aún muy lejano: el sistema solo se ha probado en cultivos de células. Los investigadores quieren pasar ahora a neuronas.

 

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Descubren otra función realizada por el ARN largo no codificante

Cuando se secuenció el genoma humano, los biólogos se sorprendieron al encontrar que muy poco del genoma, menos del 3 por ciento, se correspondía a genes que codifican para proteínas. La pregunta ante esta aparente incoherencia es evidente: ¿Para qué sirve entonces el resto del genoma?

Resulta que en su mayor parte codifica para fragmentos genéticos conocidos como ARNs largos no codificantes. En los últimos años, los científicos han comprobado que estas moléculas a menudo ayudan a regular qué genes se activan o desactivan dentro de una célula.

Sin embargo, poco se sabe sobre las funciones específicas de los miles de ARNs largos no codificantes descubiertos hasta ahora.

En un nuevo estudio, el equipo de las investigadoras Carla Klattenhoff, Johanna Scheuermann y Laurie Boyer, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha identificado un papel crítico para un ARN largo no codificante al que se ha denominado “Braveheart”.

El desarrollo cardiaco

El desarrollo cardiaco necesita más cosas aparte de genes que codifiquen para proteínas. (Imagen: MIT)

Este ARN largo no codificante parece estimular a células madre para que se transformen en células cardiacas durante la diferenciación de células madre embrionarias de ratón.

Klattenhoff y sus colegas sospechan que los ARNs largos no codificantes quizá también controlan este proceso en el Ser Humano.

De ser así, aprender más sobre los ARNs largos no codificantes podría ofrecer un nuevo enfoque para el desarrollo de fármacos regenerativos destinados a pacientes cuyos corazones han sido dañados por una enfermedad cardiovascular o por el envejecimiento.

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Una vaca modificada genéticamente produce leche antialérgica.

Tiempo estimado de lectura: 2 minutos.

Científicos de Nueva Zelanda han modificado genéticamente una vaca para conseguir que produzca leche antialérgica. Mediante este proceso, han obtenido una leche que contiene muy poca cantidad de la beta-lactoglobulina (BLG), que habitualmente causa reacción alérgica en algunos niños.

   Según han explicado los autores de esta investigación, publicada en ‘Proceedings of the National Academy of Sciences‘ (PNAS), el proceso llevado a cabo se denomina ‘interferencia de ARN’ y reduce la actividad de cientos de genes sin eliminarlos completamente. En este sentido, los expertos han indicado que se puede utilizar para controlar otras características en el ganado.

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El genoma humano está determinado por la malaria.

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Un estudio liderado por un investigador del Centro de Investigación en Salud Internacional de Barcelona desafía la teoría de que el Plasmodium falciparum es el único parásito de la malaria que afecta a la evolución del genoma humano y apunta alPlasmodium vivax como otro de los responsables. El trabajo, publicado en la revista PLoS Medicine://, fue realizado en la región Asia-Pacífico.

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El gen de la felicidad en las mujeres encontrado.

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¿Hay diferencias de género en la felicidad? Científicos estadounidenses han demostrado que existe un gen que hace felices a las mujeres pero que, sin embargo, no funciona en el género masculino. Se trata del gen de la monoamina oxidasa A (MAOA), que regula una enzima que descompone neurotransmisores cerebrales como la serotonina y la dopamina, dos sustancias que provocan bienestar.

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‘Imprimen’ un libro en una molécula de ADN.

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Los científicos encontraron un nuevo método para aprovechar el material genético que los seres vivos usamos como base de datos desde hace 3.000 millones de años, el ADN. Especialistas de la Universidad de Harvard (EE.UU.) ‘imprimieron’ un libro en una molécula de ADN. Un gramo de ácido desoxirribonucleico (ADN) podría almacenar hasta 455.000 millones de megabits, lo que equivaldría a unos 100.000 millones de DVD.

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Describen cómo se llevan a cabo las decisiones de empalme del ARN.

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 Cientos de pequeños bucles transitorios de material genético han sido detectados y estudiados, por primera vez, por científicos de la Universidad Brown, en Estados Unidos, aportando nuevos conocimientos sobre cómo el cuerpo transcribe el ADN, y convierte estas transcripciones en instrucciones necesarias para fabricar proteínas.

   Los fragmentos genéticos, llamados ‘lariats’, que han estudiado los científicos de Brown, publicando sus hallazgos en la revista ‘Structural & Molecular Biology’, son subproductos de la transcripción de genes. Hasta ahora, los científicos habían encontrado menos de 100 lariats, escudriñando selecciones muy pequeñas de intrones, secciones de código genético que no codifican proteínas directamente, pero contienen importantes señales que dirigen la forma en que las regiones codificadoras de proteínas se ensamblan.

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Científicos españoles descubren una nueva forma de codificar la información del genoma.

 

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 Un grupo de bioinformáticos del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), en colaboración con científicos del Centro de Regulación Genómica de Barcelona (CRG) han publicado varios resultados, el último en ‘Genome Research’, que muestran que podría haber una nueva forma de codificar la información que contiene el genoma aun por explorar, el ARN quimérico, que podría abrir una nueva línea de investigación con muchas implicaciones en genómica humana y cáncer.

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