encuentros en la biología

AntibióticosMás que armas defensivas y de

ataque

Normalización de laRT-qPCR

Enfermedades rarascon angiogénesis desregulada

Vol X | No 162PRIMAVERA | 2017

Revista dedivulgación

científica open

access

http://www.encuentros.uma.es

VOL.X. . . No.162 20 DE MARZO DE 2017 EJEMPLAR GRATUITO

Encuentros en la BiologíaRevista de divulgación científicaIndexada en Dialnet

Entidad editora:Universidad de MálagaEditada sin financiación institucional, públicani privada

Depósito legal: MA-1.133/94ISSN (versión electrónica): 2254-0296ISSN (versión impresa): 1134-8496

Periodicidad:4 números ordinarios (trimestrales) y al menos

1 número extraordinario monográfico al año

Correspondencia a:José Ma Blanco

Departamento de EcologíaFacultad de Ciencias

Universidad de Málaga29071 - Málaga

encuentrosenlabiologia@uma.es

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El equipo editorial no es responsable de las opiniones vertidas por los autores colaboradores.

VOL.X. . . No.162 ENCUENTROS EN LA BIOLOGÍA 204

La portada: Penicillium notatum fue el hongo que atribu-

yó a Alexander Fleming (1881-1955) el descubrimiento de la

primera «bala mágica» contra las infecciones bacterianas, sin

embargo fue otro de su género (Penicillium chrysogenum)

el elegido en aquella época para la producción en masa de

este revolucionario medicamento.

Imagen modificada de Science for life, Inmunotek y Shutterstock.

Índice

Editorial 204

La imagen comentada 205

Antibióticos 206

Jóvenes científicos 209

Normalización de la RT-qPCR 212

Escribir bien 215

Un caudaloso río de carbono 217

Enfermedades raras y angiogénesis 220

«La bala mágica» 223

Encuentros con las novedades 226

EditorialDe empleo divulgador

Carl Sagan, George Gamow, Stephen Jay Gould,Lynn Margulis, Richard Dawkins y unos pocos más, pe-ro pocos, excelentes científicos y mejores divulgadoresde la ciencia. Rayas en el agua. Un gremio que alardeade un método de trabajo diáfano, cuando llega la ho-ra de contárselo a la abuela, peca de un oscurantismonarcótico capaz de tumbar al oyente más entusiasta; el«esta persona debe de saber mucho, pero no hay quiénla entienda» es irrazonablemente común en el mundocientífico. Algunos parece, incluso, que lo hagan a con-ciencia porque, sin querer, ¡es imposible explicarse tanmal!

Esta carencia de empatía, tópico merecido del cien-tífico común, es un lastre que no sólo obstaculiza eldesarrollo de la ciencia (¿cómo convences a alguien queno te entiende para que te dé dinero?), sino que la des-viste de su responsabilidad social más importante: des-pertar potenciales ocultos en la educación tradicional.El sistema educativo más generalizado en todos sitios(incluso aquí) se basa en una producción de gradua-dos en serie que inhibe cualquier atisbo de genialidad.A lo peor es que no hay otra manera pero, aún así,está comprobado que algún alumno que otro se salva.¿Quién ha sido el responsable? Un maestro instigador,una profesora ilusionada, un abuelo imbatido, un libro

oportuno, una serie de televisión o una juntera propiciade bar. O sea, de chiripa. Es demasiado peligroso dejaren manos de la providencia esta repesca de potencialespero, visto el percal, más peligroso aún es dejarla enmanos de científicos avanzados.

Isaac Asimov, Martin Gardner, Ian Stewart, FelipeMellizo, Manuel Toharia y muchos más, pero muchos,no apabullan con sus índices h pero han pregonado laciencia de forma irresistible. No han sido nobeles pe-ro seguro que muchos nobeles les deben su improntaa unos paladines anónimos de la ciencia. Seguramen-te, muchos logros científicos no habrían sido posibles siel autor no hubiera despertado científicamente graciasa estos divulgadores. Antes malpagados tenían su pre-mio en la satisfacción filantrópica de balde, pero cadavez menos: muchos periódicos buenos, incluso univer-sidades y centros de investigación, tienen sus expertoscomunicadores. Aunque no es exactamente lo mismo,algo se parece y ya se empieza a abrir un nuevo tipode empleo.

Ayer nos visitaron unos alumnos de ciencias am-bientales que han creado una web de divulgación cien-tífica. Una iniciativa sorprendente para una personaque busca su primer trabajo. ¿O no?

VOL.X. . . No.162 ENCUENTROS EN LA BIOLOGÍA 205

La imagen comentada

Florece por primera vez en España un ejemplar de la «Flor Cadáver»

Su nombre científico es Amorphophaullus titanium,pero se la conoce popularmente por el merecido títulode «flor cadáver» por el olor de algunas de las sustanciasque emanan de su inflorescencia como: la trimetilamina(similar al olor a pescado podrido), el indol (semejantea olores fecales) y el ácido isovalérico (típico del malolor de pies)[1]. Pese a tales escatológicos atributos delos que se sirve para atraer a posibles insectos polini-zadores, sus flores gozan de ser reconocidas como lasmás grandes del mundo, pudiendo llegar a alcanzar elmetro de diámetro y los tres de altura. Además, sóloexiste constancia de unas 40 floraciones en jardines bo-tánicos, lo cual los convierte en fenómenos altamenteexcepcionales. Países como Alemania, Holanda, Lon-

dres o los EE. UU. son algunos en los que ha sidoposible cultivar este espectáculo de la naturaleza, alos que ahora se une España desde el 13 de Marzode 2017 con este espécimen fotografiado en el ParqueBotánico-Orquidario de Estepona (Málaga). Sin dudauna gran lástima que su proceso de floración no superelas 72 horas.

Referencias

1Geoffrey C. Kite, Wilbert L.A. Hetterschieid, Inflorescenceodours of Amorphophallus and Pseudodracontium (Araceae),Phytochemistry, Volume 46, Issue 1, September 1997, Pages71-75, ISSN 0031-9422.

Francisco José Villena francis.villena@uma.es

VOL.X. . . No.162 ENCUENTROS EN LA BIOLOGÍA 206

Antibióticos, algo más que armas defensivas y de ataqueAntibiotics, something more than defensive and offensive weapons

por JUAN CARLOS CODINA ESCOBAR

Colaborador Honorario del Departamento de Microbiología de la UMA. Profesor de EESS en el IES

Sierra Bermeja, Avenida Ramón y Cajal, 113. 29014-MÁLAGA.

jccodina@uma.es

Palabras clave: antibiótico, hormesis, biopelícula, fitness ecológico Enviado: 29 de diciembre de 2016

Keywords: antibiotics, hormesis, biofilms, ecological fitness Aceptado: 21 de febrero de 2017

El descubrimiento de los antibióticos abrió una nueva era en la medicina al reducir las muertes porinfecciones. Pero, además, los antibióticos actúan en el ambiente mejorando la eficacia biológica de labacteria que los produce. Ejercen varios efectos a concentraciones por debajo de la inhibitoria, actuando enun proceso de hormesis, es decir, desencadenado distintas respuestas en función de la concentración. Estasrespuestas incluyen la formación de biopelículas, la movilidad bacteriana y las funciones nutricionales.Estos nuevos descubrimientos deben cambiar la visión antropocéntrica que tenemos de los antibióticos.

The discovery of antibiotics opened a new era in therapeutics reducing the number of people dead byinfections. But antibiotics play other roles in the environment that enable the bacteria that produce themto increase their ecological fitness. Antibiotics exert different effects at concentrations below the inhibitorylevel playing a role in the hormesis process, that is, the ability of metabolites to induce different responsesdepending on its concentration. These responses range from production of biofilms to bacterial motility ornutritional functions. So, our human point of view of antibiotics should change.

En el año 1928, en el hospital St. Mary de Lon-dres, Alexander Fleming descubrió la producción dela penicilina por parte del hongo Penicillium nota-tum y su actividad antibacteriana. Este descubri-miento fue el punto de partida para la introducciónen el medio clínico de los antibióticos que redujeronen gran medida el número de muertes causadas porinfecciones. Howard W. Florey de la Universidad deOxford, en colaboración con Ernst Chain, NormanG. Heatley y Edward P. Abraham, lograron con éxi-to que la penicilina pasase de ser una sustancia estu-diada en el laboratorio a ser usada como tratamientoclínico en 1941. La producción de penicilina a granescala se llevó a cabo en los Estados Unidos duranteel período de la Segunda Guerra Mundial, por par-te de científicos e ingenieros del Northern RegionalResearch Laboratory del Departamento de Agricul-tura de los EEUU, los laboratorios Abbot, los labo-ratorios Lederle, Merck & Co. Inc., Chas Pfizer &Co. Inc. y E.R. Squibs & Sons. Esto abrió la era delos antibióticos, reconocida como uno de los grandesavances en terapéutica.

Pero, ¿qué son y para qué sirven los antibióti-cos más allá del uso que hacemos de ellos desde elpunto de vista humano? Los antibióticos englobana un grupo químicamente heterogéneo de compues-tos orgánicos de bajo peso molecular producidos pormicroorganismos, que tienen efectos deletéreos so-bre el crecimiento o las actividades metabólicas de

otros microorganismos[1]. Los ambientes representa-dos por el suelo y los asociados a plantas, contie-nen numerosas bacterias que producen metabolitosespecíficos con actividades específicas o de amplioespectro frente a otros microorganismos con los quecoexisten. Por ello, si los organismos productores deantibióticos pudiesen definirlos irían más allá de es-ta visión histórica de los mismos como componentesprincipales del armamento de la lucha microbiana ensus respectivos ecosistemas.

Existen muchos procesos modulados por antibió-ticos que pueden ser críticos para la bacterias pro-ductoras de los mismos, como puede ser el caso de laadquisición de sustratos o el inicio de cambios en eldesarrollo que aseguren su supervivencia bajo condi-ciones de estrés. Los antibióticos existen mucho antesque la especie humana, habiéndose datado en el pe-riodo cámbrico su primera producción; e incluso seha propuesto que moléculas parecidas a los antibióti-cos jugaron un papel importante en los inicios de laevolución bioquímica, como efectores o catalizado-res en una variedad de reacciones de condensacióntales como la transcripción y la traducción[2]. Asípues, y sobre la base del número limitado de ejem-plos de la función ataque/defensa de los antibióticos,en los ambientes naturales, deberíamos coincidir conMonier[3] en su afirmación de que nuestra visión an-tropogénica de los antibióticos en el ambiente clínicono debería ser extrapolable al ambiente nativo de los

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microorganismos productores. El hallazgo de que losantibióticos ejercen efectos variados sobre los micro-organismos a concentraciones por debajo del nivelinhibitorio hacen patente el papel de los mismos enel fenómeno de hormesis, es decir, la capacidad demetabolitos de inducir respuestas diferentes depen-diendo de su concentración. Por consiguiente, no esde extrañar que se haya sugerido que los antibió-ticos llevan a cabo su función de una manera de-pendiente de su concentración, actuando como in-hibidores a altas concentraciones y como mediado-res en procesos de señalización intercelular a bajasconcentraciones[4].

Entre las funciones potenciales de los antibióti-cos en la naturaleza, la primera es la más obvia, co-mo mecanismo de defensa y ataque. En su medioambiente natural, los organismos productores de an-tibióticos, entre ellos las bacterias están expuestosa una amplia gama de agentes depredadores, entreellos nemátodos y protozoos. Muchos géneros bac-terianos que incluyen a Bacillus, Pseudomonas yStreptomyces producen una gran variedad de pép-tidos sintetizados por vía no ribosomal con efectoantibiótico. Entre ellos, los lipopétidos producen dis-gregación de las membranas celulares con la consi-guiente lisis de diferentes estructuras como las zoos-poras de oomicetos o los trofozoítos de algunos flage-lados. A veces, algunos lipopéptidos son empleadoscomo señales de advertencia para determinados ne-matodos bacteriófagos. Es el caso de la interacciónentre la bacteria Serratia marcescens y el nematodoCaenorhabditis elegans. Serratia produce el lipopép-tido serrawetina W2. Se ha comprobado en ensayosin vitro que C. elegans elude los céspedes de Serra-tia en medios de cultivo después de estar expuestoal lipopéptido durante un corto período de tiempo.

Una segunda función de los antibióticos bastanteimportante para las bacterias es la de actuar comoseñales químicas para la producción de biopelículasdurante la fase de crecimiento estacionario, y la con-siguiente adherencia a superficies. Las biopelículaspermiten un intercambio más eficaz de nutrientes,oxígeno y moléculas señal, además de proteger a lasbacterias productoras de la depredación por partede protozoos. A lo que habría que añadir que repre-sentan un nicho importante en los mecanismos detransferencia genética horizontal. Como ejemplo, losß-lactámicos y los aminoglucósidos inducen la for-mación de biopelículas en Pseudomonas aeruginosay Escherichia coli a concentraciones subinhibitorias.En el caso de Bacillus y Pseudomonas, los lipopépti-dos de función antibiótica juegan un papel importan-te en la adherencia a superficies y en la producciónde biopelículas, aunque el resultado puede diferir en

función de las características fisicoquímicas del li-popéptido. Así, la surfactina activa una cascada deseñalización que se inicia con la formación de poros,continúa con una pérdida de potasio, finalizando enuna situación de estrés fisiológico y la producción deuna matriz extracelular[5].

La movilidad bacteriana, ya sea mediante swim-ming, swarming o twitching, es otra característicaque puede verse afectada por los antibióticos. Así, li-popéptidos y ramnolípidos juegan un papel clave enla movilidad bacteriana, presumiblemente a travésde su influencia en la viscosidad de las superficies co-lonizadas. Los lipopéptidos parecen estar implicadosen la agregación en estructuras llamadas dendritas yen la coordinación de su movimiento en la zona fron-tal de swarming. Las típicas estructuras con formade dedo observables en la movilidad tipo swarmingestán originadas por flujos líquidos, llamados flujosde Marangoni, que están inducidos por un gradien-te de concentración de estos componentes antibió-ticos, que da como resultado un gradiente de ten-sión superficial. Las funciones de estos antibióticoscon capacidad surfactante en el proceso de disper-sión bacteriana en sus hábitats naturales está pocoestudiado, aunque se ha postulado que en el caso deambientes asociados a plantas, los antibióticos concapacidad surfactante actúan como agentes humec-tantes de las cutículas hidrófobas de las hojas, lo quefacilitaría no sólo la movilidad, sino también la solu-bilización y difusión de sustancias necesarias para elcrecimiento[6].

Finalmente, los antibióticos desempeñan funcio-nes nutricionales. De hecho, se trata de metabolitossecundarios producidos en situaciones en las que hayaltos niveles de carbono frente a bajos de nitrógeno,utilizados como reserva de energía. Se ha comproba-do que bacterias aisladas de suelo, diferentes desdeel punto de vista filogenético, son capaces de sub-sistir empleando antibióticos como única fuente decarbono. Las ventaja selectivas y el fitness ecológicoque se derivan del empleo de antibióticos como fuen-te de carbono para su crecimiento no están claras.Puede que la producción de antibióticos en la rizos-fera incremente de forma indirecta el estatus nutri-cional de los organismos productores. También pudeser que modulen las características nutricionales delos suelos que habitan, incrementando la disponibi-lidad de sales minerales o alterando el flujo de ni-trógeno en la interfase suelo-raíz de las plantas. Esel caso de Pseudomonas chlororaphis PCL1391, queproduce fenazina-1-carboximida y que muestra capa-cidad de disolver mediante reacciones redox óxidosde hierro y manganeso, en contraposición a un mu-tante de la misma cepa deficiente en la producción

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de este antibiótico. Lo cual sugiere que los antibióti-cos con actividad redox pueden afectar al acceso delas bacterias al hierro y que la movilización de estenutriente puede suponer una ventaja ecológica pa-ra la célula productora[7]. También puede ser que laproducción de antibióticos incremente la disponibi-lidad de carbono en la rizosfera, como es el caso delaumento de la disponibilidad de aminoácidos en lamisma, que podrían promover el crecimiento del or-ganismo productor así como del resto de organismosasociados en este microhábitat.

Como siempre nuestra visión se queda muchasveces reducida a lo que nos interesa desde el puntode vista humano y no prestamos atención a lo de-más. Es el caso de los antibióticos, a los que siemprehemos considerado, y seguimos haciendo, como ar-mas defensivas y de ataque en nuestra lucha contralas infecciones bacterianas. Pero, aunque es una desus funciones para los organismos que los producen,no es la única ni la más importante. Por ello, quizásno estaría de más que el ser humano, en su faceta

investigadora fuera más empático. Se pusiera en ellugar del otro y pensase más como el objeto de suestudio que como humano.

Referencias

1Thomashow LS y otros. Antibiotic production by soil andrhizosphere microbes in situ. In Manual of Environmental

Microbiology, ed. CJ Hurst, GR Knudsen, MJ McInerney, LDStetzenbach, MV Walter, pp. 493–99. Washington, DC: ASMPress. 1997.2Davies J. What are antibiotics? Archaic functions for modernactivities. Mol. Microbiol. 4:1227–32. 1990.3Monier JM y otros. Metagenomic exploration of antibioticresistance in soil. Curr. Opin. Microbiol. 14:229–35. 2011.4Allen HK y otros. Call of the wild:antibiotic resistance genesin natural environments. Nat. Rev. Microbiol. 8:251–59. 2010.5Lopez D y otros. Structurally diverse natural products thatcause potassium leakage trigger multicellularity in Bacillus

subtilis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106:280–85. 2009.6Lindow SE, Brandl MT. Microbiology of the phyllosphere.Appl. Environ. Microbiol. 69:1875–83. 2003.7Hernandez ME y otros. Phenazines and other redox-activeantibiotics promote microbial mineral reduction. Appl. Envi-

ron. Microbiol. 70:921–28. 2004.

VOL.X. . . No.162 ENCUENTROS EN LA BIOLOGÍA 209

JÓVENES CIENTÍFICOSEntrevista a Cristina Pogontke

Almudena Peláez

@Almu_op

Soy Almudena Peláez, estoy cursando el último año del grado en biología. Estos años en la universidad hedisfrutado mucho aprendiendo las diferentes ramas de la biología sin saber cuál de ellas escoger. Finalmente medecidí por la fisiología vegetal. El mundo de las plantas me parece fascinante y por eso en el futuro me gustaríaestudiar un máster y hacer el doctorado para poder especializarme e investigar en ese campo.

A continuación os presento una entrevista realizada a Cristina Pogontke, licenciada en biología y másteren biología evolutiva por la Universidad de Málaga. Actualmente Cristina está comenzando su proyecto detesis doctoral bajo la supervisión del Dr. José Ma Pérez Pomares en el grupo de investigación «Desarrollo yEnfermedad Cardiovascular» perteneciente al Departamento de Biología Animal de esta misma universidad. Elobjetivo principal del proyecto en el que participa Cristina consiste en estudiar los mecanismos que controlan lacapacidad reparativa del corazón de mamíferos. Es decir, conocer mejor qué moléculas están implicadas en losprocesos de generación celular, tanto en condiciones normales como de daño y muerte celular, como es el casode los eventos que se activan tras producirse un infarto de miocardio.

AP: Buenos días, en primer lugar, hábleme de suinvestigación.

CP: Buenos días. Mi tesis está centrada en el estudiode los mecanismos que regulan la homeostasis cardíacay de cómo se modifican dichos mecanismos en con-diciones patológicas, concretamente tras el infarto demiocardio. Después del infarto de miocardio, o muertemasiva de cardiomiocitos, se produce una remodela-ción de la histoarquitectura del ventrículo, cuyo ele-mento central es una cicatriz con grandes cantidadesde colágeno y que se descelulariza progresivamente. Ini-cialmente esa cicatriz de colágeno es ventajosa, ya queevita la hemorragia masiva tras el infarto, pero des-pués se transforma en una cicatriz patológica que seextiende provocando la muerte de los cardiomiocitosadyacentes al daño, que aún están vivos. En colabo-ración con otros laboratorios queremos determinar porqué no se forman nuevos cardiomiocitos después de undaño masivo, algo que sí ocurre en un corazón normal.De hecho, a los 70 años, aproximadamente el 20 % denuestros cardiomiocitos se han renovado y son distin-tos de aquellos con los que nacimos. Esta renovaciónparece basarse tanto en la presencia en el corazón decélulas madre cardíacas presentes en el corazón, toda-vía pobremente caracterizadas, como de progenitores ycardiomiocitos primitivos y poco diferenciados. El ori-

gen, localización y señales a las que responden estascélulas para sostener esa renovación homeostática sedesconoce. En nuestro laboratorio creemos que el ori-gen embrionario de estas células puede tener una granimportancia en su comportamiento y ser determinantepara que las células madre cardíacas puedan diferen-ciarse en nuevos cardiomiocitos o en otros tipos celula-res cardiovasculares. También nos estamos estudiandola localización específica de estas células madre car-díacas, ya que hemos observado que en muchos casosse encuentran situadas alrededor de los grandes vasoscoronarios. Teniendo en cuenta que en muchos tejidoslas células madre residentes se encuentran muy cercade vasos sanguíneos tenemos razones para pensar quela interacción de células madre y el sistema vasculares importante para mantener las propiedades de estascélulas.

AP: Una pregunta más concreta: ¿Qué moléculascree que están implicadas en los mecanismos degeneración de cardiomiocitos?

CP: En principio, nosotros nos estamos centrando enlas señales moleculares que podrían existir en ese po-sible nicho o microambiente en el que se encuentranlas células. Como ya he mencionado, las células madrecardíacas en ocasiones están asociadas a vasos corona-rios, y en muchas ocasiones estos vasos coronarios es-

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tán asociados a otros vasos y a nervios, formando unaespecie de banda neurovascular regulada por numero-sas moléculas, entre ellas neurotrofinas, de las que yase ha descrito su capacidad para modular la actividaddel óxido nítrico, una señal fundamental del endote-lio vascular. Es por lo tanto razonable pensar que alencontrarse estas células situadas en esa localizacióntan singular podrían también verse afectadas por estasmismas señales.

AP: Entonces la neurotrofina sería la molécula cla-ve.CP: Es una posibilidad muy seria; sabemos que los re-ceptores de neurotrofinas se encuentran presentes tantoen los nervios como en los vasos coronarios, lo que per-mitiría organizar una red de señalización muy compleja,ya que un mismo receptor puede interactuar con variasneurotrofinas y viceversa.

El trabajo de Cristina Pogontke Díaz se realiza bajo la supervisión del profesor titular de biología animal José Ma PérezPomares.Créditos de la foto: Juan Miguel Pérez Ramos.

AP: ¿La investigación está centrada en mamíferosen general o en humanos?

CP: Nosotros empleamos como modelo de experimen-tación al ratón, ya que es una herramienta fundamentalpara nosotros por la gran disponibilidad de herramien-tas genéticas y moleculares que tenemos para trabajarcon ellos, pero el objetivo final es que estos descubri-mientos puedan, de alguna forma, ser aplicados a loshumanos en el futuro.

AP: ¿Existe alguna diferencia significativa entre elproceso en ratón y en humanos?

CP: Actualmente eso se desconoce, porque los estudiosen humanos son escasos; se ha descubierto la existencia

de algunas células madre cardíacas también en huma-nos, pero por razones obvias investigar con ellas es muycomplicado. No obstante, ya se han realizado algunosde los estudios con la intención de obtener alguna ge-neración muscular bajo el formato de ensayo clínico.Sin embargo, los resultados, de momento, no son muypositivos.

AP: Respecto al sexo, ¿influye que sea macho ohembra?

CP: La realidad es que este factor nosotros no lo te-nemos en cuenta, ya que por ejemplo en nuestro casoel infarto de miocardio es inducido. Sí que es ciertoque en humano, en varones la incidencia de infarto de

VOL.X. . . No.162 ENCUENTROS EN LA BIOLOGÍA 211

miocardio es mayor durante toda la vida mientras queen las mujeres esta tasa asciende después de la me-nopausia, pero esta es una cuestión que parece tenerdirectamente que ver con la intersección entre señalesendocrinas y la regulación metabólica.AP: Por último, ¿puede haber alguna hormona im-plicada en el proceso?CP: Las neurotrofinas no son hormonas, pero sí que sonmoléculas que son secretadas de manera muy reguladay por lo tanto también participan en la comunicaciónintercelular aunque a una distancia mucho menor, ade-más de que no son, en principio, transportadas por lasangre.AP: Como en el cuerpo siempre interactúan tan-to las hormonas como los neurotransmisores, era

por si había alguna en concreto que actuara en elproceso.

CP: Es posible que alguna, como las que regulan elgrado de dilatación de los vasos, esté implicada (el óxi-do nítrico, que hemos citado antes, es un ejemplo) ytal vez sería interesante considerarla para un futuro es-tudio.

AP: Es realmente interesante, enhorabuena portodo lo conseguido a lo largo de su carrera pro-fesional. Espero que tengan mucho éxito con esteproyecto y que, en un futuro cercano, aquellas per-sonas con afecciones cardíacas puedan disfrutar deestos avances. Muchas gracias por colaborar connosotros.

VOL.X. . . No.162 ENCUENTROS EN LA BIOLOGÍA 212

Una asignatura pendiente: la normalización de la RT-qPCRA pending subject: normalization of RT-qPCR

por RAFAEL A. CAÑAS, Ma BELÉN PASCUAL Y FERNANDO DE LA TORRE

Investigadores del Departamento de Biología Molecular y Bioquímica. Facultad de Ciencias. Universidad

de Málaga.

rcanas@uma.es, bpascual@uma.es, fdelatorre@uma.es

Palabras clave: expresión génica, RT-qPCR, normas MIQE, genes normalizadores Enviado: 9 de noviembre de 2016

Keywords: gene expression, RT-qPCR, MIQE guidelines, normalization genes Aceptado: 12 de diciembre de 2016

En los últimos años, la biología molecular ha pasado por una serie de revoluciones técnicas. La RT-qPCR es una técnica con un papel principal en una de estas revoluciones. Desde su aparición, los análisisde expresión génica se han vuelto cuantitativos, más baratos y más rápidos, por lo que son más popularesen la comunidad científica, difundiendo su uso por todos los laboratorios. Sin embargo, la técnica no es tansencilla como la mayoría de los investigadores piensan. La incorrecta implementación de la RT-qPCR con-duce a resultados inconsistentes e irrepetibles. Sin embargo, incluso en este momento, hay investigadoreshaciendo esfuerzos para reorientar esta situación estableciendo una serie de directrices como en el caso delas normas MIQE. Uno de los temas más problemáticos es la estimación de la expresión génica mediantela normalización de los resultados crudos de RT-qPCR. Por lo general, casi todos los investigadores con-sideran que la normalización se debe realizar utilizando genes de referencia con expresión estable en cadacondición o tejido, los denominados genes «constitutivos». Sin embargo, este concepto ha sido superadopor la experiencia que muestra que la selección de los genes de normalización debe lograrse a través deprocedimientos experimentales siguiendo un «código de buena conducta» como las directrices MIQE.

In recent years, the molecular biology has gone through a series of technical revolutions. The RT-qPCR isa technique with a leading role in one of these revolutions. Since its emergence, the gene expression analyseshave become quantitative, cheaper and faster, thus more popular in the researchers’ community spreadingits use across all the laboratories. However, the technique is not as easy as the most of researchers think.The incorrect implementation of the RT-qPCR leads to inconsistent and unrepeatable results. Nevertheless,even at this point, there are researchers making efforts to redirect this situation stablishing a series ofguidelines as in the case of MIQE standards. One of the most problematic issues is the estimation of thegene expression normalizing the raw results from a RT-qPCR. Usually, almost every researcher considerthat the normalization must be performed using reference genes with stable expression in every condition ortissue, so-called “housekeeping” genes. However, this concept has been overcome by the experience showingthat the selection of the normalization genes must be achieved through experimental procedures following a“code of good conduct” such as the MIQE guidelines.

La reacción de la polimerasa en cadena (PCR,siglas en inglés) es una de las tecnologías que hancambiado el mundo en los últimos 30 años. La PCRconfiere a la humanidad la capacidad de realizar lareplicación y amplificación in vitro del ácido desoxi-rribonucleico (DNA, siglas en inglés), convirtiéndosela manipulación y análisis de la molécula de la heren-cia en algo rutinario. Esto ha permitido un desarrolloextraordinario de la Biología Molecular, modificandola forma de trabajar en numerosas disciplinas bioló-gicas y clínicas. Un ejemplo muy atractivo son losactuales métodos de secuenciación masiva del DNAque nunca se hubiesen podido desarrollar sin la PCR.

La principal fortaleza de la PCR está en su ver-satilidad a partir de la cual se han podido desarrollarnumerosas variantes de la técnica primigenia con ob-

jetivos muy dispares (PCR anidada, PCR cuantitati-va, PCR in situ, RT-PCR, RACE-PCR. . . ). Quizá,la variante más extendida y de mayor impacto enla actualidad es la reversotranscripción seguida deuna PCR cuantitativa (RT-qPCR, siglas en inglés).Esta técnica permite conocer el nivel de expresiónde un gen (transcripción) a partir de la estimaciónde la cantidad de ácido ribonucleico mensajero (mR-NA, siglas en inglés) de una muestra biológica. Porlo tanto, esta técnica ha sustituido en la rutina dellaboratorio de Biología Molecular a la clásica téc-nica de northern blot, basada en la hibridación demoléculas de ácidos nucleicos y con una larga seriede inconvenientes (largo y tedioso desarrollo, menorfiabilidad de los resultados, frecuente uso de revela-dos radioactivos, resultados no cuantitativos. . . ). El

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principio de la RT-qPCR es muy simple. A partirde una muestra de RNA se sintetiza un DNA copia(cDNA), el cual será utilizado como molde para desa-rrollar una PCR a tiempo real (real-time PCR, siglasen inglés) empleando oligonucleótidos con secuenciasespecíficas del gen cuya expresión se quiere determi-nar. Una de las principales ventajas de la PCR atiempo real es que la cantidad de DNA producidopuede ser monitorizada en todo momento. Para ello,se mide la fluorescencia emitida por sondas específi-cas de DNA unidas a fluorocromos o por compuestosquímicos que al intercalarse entre las bases del DNAemiten fluorescencia. A partir de esta informaciónse obtienen los datos que permiten, previo procesa-miento matemático, estimar la cantidad de mRNAen una muestra problema. Lo que permite que estainformación pueda ser realmente cuantitativa (abso-luta) o semicuantitativa (relativa). Normalmente, enla práctica de laboratorio, el método más usado es elsemicuantitativo, puesto que el cuantitativo requierede curvas de calibración a partir de patrones de DNAque son muy dependientes de las condiciones en lasque se lleva a cabo la técnica y de su análisis pos-terior. Para el análisis semicuantitativo se requiereuno o más genes de referencia cuya expresión sea es-table en todas las muestras analizadas en un mismoexperimento. Son los datos de estos genes los que seusan para normalizar matemáticamente la expresiónde los genes que se quieren analizar.

El proceso de elaboración y análisis de datos me-diante esta técnica puede ser realmente rápido per-mitiendo conocer la expresión de una decena de ge-nes en cientos de muestras diferentes en tan solouno o dos días. Esto provoca a veces una especiede ofuscación en el investigador ante la perspecti-va de obtener una buena cantidad de resultados enpoco tiempo. La materialización de este estado lle-va al descuido, y a veces a la negligencia, de ciertosaspectos en la preparación y aplicación de la RT-qPCR. Esto ha conllevado la publicación de resulta-dos falsos, no fiables o que nunca podrán ser repeti-dos experimentalmente[1]. Tal ha sido y es la dimen-sión del problema que varios grupos de investigado-res han propuesto diferentes métodos de estandari-zación (a nivel metodológico) de la RT-qPCR parauna correcta aplicación de la técnica que permitala publicación de datos reproducibles y confiables.Entre estas propuestas la más aceptada se ha lla-mado «Información Mínima para la Publicación deExperimentos de PCR a Tiempo-Real Cuantitativa»( MIQE, siglas en inglés)[2].

Lo extendido del uso de la RT-qPCR en su moda-lidad semicuantitativa provoca que la determinacióny uso de genes de referencia sea uno de los prin-

cipales problemas en la aplicación de esta técnica.Conceptualmente el gen de referencia debe tener unaexpresión constitutiva en las muestras que se quie-ren analizar, por lo que los cambios en las medidasde la RT-qPCR han de deberse a variaciones expe-rimentales, como la calidad del RNA de partida o lareacción de reversotranscripción y nunca a los trata-mientos aplicados sobre las muestras. En principio,lo mejor sería tener genes de referencia «universales»,cuya expresión fuese la misma en cualquier circuns-tancia. Esto permitiría ahorrar trabajo y comparar,siempre de la misma forma, los resultados para todaslas muestras y genes problema. Por ello se acudióal concepto de genes «housekeeping», aquellos quemantienen una expresión constitutiva por estar en-cargados de las funciones celulares básicas. Así losinvestigadores se lanzaron a usar genes considera-dos como «housekeeping» para la normalización delas RT-qPCR, en muchos casos sin ningún tipo decomprobación experimental. Con el tiempo inclusose han llegado a hacer listas de genes de normaliza-ción/«housekeeping» clásicos (factor de elongación1α, tubulina, actina, gliceraldehído 3 fosfato deshi-drogenasa. . . ). El problema ha llegado cuando se hacomprobado que el concepto de gen «housekeeping»no está tan claro, observándose que muchos de los ge-nes catalogados en esta categoría no presentan unaexpresión constitutiva en todas las condiciones expe-rimentales. Uno de los casos más famosos es el de lagliceraldehído 3 fosfato deshidrogenasa, que despuésde ser usado como gen de referencia durante muchosaños, se ha comprobado que posee expresión diferen-cial en diferentes tejidos o muestras. Por ejemplo, enlos diferentes tejidos humanos[3] y en respuesta a lainfección por Mycobacterium tuberculosis[4]. Esto haprovocado que se empiece a considerar que un genpuede ser usado como referencia en una RT-qPCRsiempre y cuando se haya confirmado previamenteque su expresión es estable en las muestras a ana-lizar, independientemente de cual sea su expresiónen otros tejidos o condiciones experimentales. Es ahídonde entra en juego la realización de experimentosprevios para validar el uso de un gen como referen-cia. Adicionalmente se han diseñado nuevas herra-mientas informáticas que evalúan estadísticamentelos resultados de las pruebas y ofrecen índices paravalorar la bondad de los genes para este uso. Entrelas herramientas más usadas se encuentran geNorm,NormFinder o BestKeeper. Por ejemplo, en el casode geNorm se considera que un índice inferior a 1para la expresión de un gen en las muestras analiza-das, sería suficiente para que se pudiese usar comoreferencia en una RT-qPCR sobre esas mismas mues-tras.

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En determinados casos, la elección de los genesa validar es complicada. Si se usa un criterio «clási-co» se está condenado a emplear genes por tradiciónsin ningún apoyo experimental. Por ejemplo, realizaruna búsqueda bibliográfica y emplear genes de refe-rencia previamente publicados y con algún tipo deerror en su uso o en el diseño de los oligonucleótidos.Un error muy común se debe a la nomenclatura delos genes empleados. En un organismo pueden existirdiferentes parálogos (genes diferentes que producenun mismo tipo de proteína en un mismo organismo)y en los artículos ser todos nombrados de la mismaforma. Esto provoca que, bajo una misma denomina-ción, se usen diferentes genes para la normalización.Por ejemplo, bajo el nombre de Actina se usan ge-nes diferentes en trabajos realizados en Arabidopsisthaliana, cuya expresión es diferente según los teji-dos y condiciones experimentales. Además del uso deuna correcta nomenclatura y de identificadores parasolucionar este problema, se han ideado nuevas es-trategias en la búsqueda de genes de referencia másallá de la tradición o de un concepto. La mayoríade ellas se basan en datos transcriptómicos a granescala que evalúan la expresión de miles de genes endecenas, cientos o miles de muestras diferentes se-leccionando aquellos genes cuya expresión sea másestable (menor desviación estándar).

Figura 1. Ejemplo de criterios para el diseño de unosbuenos oligonucleótidos para RT-qPCR. Figura propiabasada en una anterior publicada por Granados JM yotros[5].

A otro nivel, también es importante considerarun último aspecto sobre los genes de referencia y esque su validación se realiza basándose en una parejade oligonucleótidos concreta. Es decir, que podemosdiseñar parejas de oligonucleótidos para un gen deexpresión estable que no sean adecuadas. Esto realzala importancia de seguir unas normas como las MI-QE para el diseño de los oligonucleótidos que permi-tan una especificidad óptima con una alta eficiencia(Figura 1). En un artículo recientemente publicadopor nuestro grupo de investigación[5] se compruebacómo parejas de oligonucleótidos diseñadas bajo es-tos criterios presentan mejores resultados en cuantoa eficiencia y especificidad que las de otras parejasdiseñadas sin tener en cuenta estos criterios.

Lo interesante de todo esto es comprobar cómouna técnica de rápida ejecución y que rinde gran can-tidad de resultados es mucho más compleja de lo quelos investigadores en general consideran. La biblio-grafía científica está repleta de pequeños y grandesproblemas respecto a los resultados de la RT-qPCR.Y esto es si sólo tenemos en cuenta el efecto de unanormalización deficiente de los resultados, en cuan-to se profundiza algo más respecto a otros aspectos,como el diseño de las parejas de oligonucleótidos, eldesastre se podría considerar mayúsculo. Y es queno hace más pan quien corre más sino quien trabajamejor.

Referencias

1Huang T y otros. The mRNA of the Arabidopsis gene FTmoves from leaf to shoot apex and induces flowering. Science.309: 1694-1696, 2005.2Bustin SA y otros. The MIQE guidelines: minimum infor-mation for publication of quantitative real-time PCR experi-ments. Clin. Chem. 55: 611–622, 2009.3Barber RD y otros. GAPDH as a housekeeping gene: analysisof GAPDH mRNA expression in a panel of 72 human tissues.Physiol. Genomics. 21:389–395, 2005.4Dheda K y otros. Validation of housekeeping genes for nor-malizing RNA expression in real-time PCR. BioTechniques.37: 112–114, 2004.5Granados JM y otros. Selection and testing of reference ge-nes for accurate RT-qPCR in adult needles and seedlings ofmaritime pine. Tree Genet. Genomes. 12: 60, 2016.

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Escribir bien no cuesta trabajo

La responsabilidad lingüística del docente

Esta vez no voy a contar cosas que a veces es-cribimos mal porque no sabemos cómo se hace bien.En este artículo voy a tratar un tema al que no se lepresta casi ninguna atención, porque con la fiebre delbilingüismo, la excelencia y la internacionalización, nosestamos olvidando de que el idioma es nuestro vehículode transmisión de la información.

La triste realidad es que nos creemos que basta contransmitir una información nueva (o vieja) de cualquiermanera, sin reparar en que lo que nosotros decimos ycómo lo decimos es la primera referencia que tienennuestros estudiantes cuando se enfrentan a los nuevosconceptos que han de aprender. Siempre recordaré unaanécdota cuando estudiaba zoología en tercer año debiología (hace tanto que prefiero no hacer cuentas), yuna compañera empezó a comentarme ciertas caracte-rísticas de los ⊗mamalianos. De forma inocente enton-ces, le pregunté si se refería a los «mamíferos» o a otracosa que yo desconocía. Su desconcertante respuestafue que se refería, efectivamente, a los mamíferos, pe-ro que como el profesor había dicho en clase ‘mamalia-nos’, ella había supuesto que esa forma de nombrarlastambién era correcta. ¿Cuántos de nuestros alumnossiguen pensando que separar los decimales con puntoes más ‘moderno’ simplemente porque sus profesoresasí lo hacen, en lugar de utilizar la coma como hacíanen el colegio?

Ya sabemos que tanto nosotros, los docentes, comonuestros alumnos, tenemos que dominar el inglés paraacceder a los resultados de investigación, así como paracompartir los nuestros. Sin embargo, ni unos ni otrosrecibimos la formación necesaria sobre expresión oraly escrita en español, más allá de lo que estudiamos (yolvidamos) en el colegio y el instituto. Por supuesto, detraducción, ni hablamos. Como consecuencia de tantoleer y escribir en inglés, se nos acaba corrompiendo ellenguaje materno con expresiones y usos anglicistas in-necesarios y ajenos a nuestras costumbres, simplemen-te porque al escribir en español estamos traduciendomentalmente lo que hemos leído o aprendido en inglés.Luego, a base de repetir las expresiones incorrectas, noshabituamos a ellas y acaban pareciéndonos correctas.Fijaos que antes jugábamos a las cartas, pero última-mente estamos jugando ⊗‘a cartas’ y ⊗‘a fútbol’.

Debería resultar evidente que los profesores esta-mos obligados a utilizar el lenguaje con propiedad y

elegir los términos con un significado concreto, sin am-bigüedad. De esta manera, conseguiremos transmitir alos alumnos, aunque solo sea por imitación, la formade expresarnos que es típica de los científicos, comoparte de su formación. Esto quiere decir que, de ma-nera especialmente crítica en las ciencias, los docentesno debemos limitarnos a ‘arrastrar’ una palabra o unaestructura sintáctica de un idioma a otro con la manidaexcusa de que ambos términos ‘se parecen’, y menostodavía que es lo que ‘decimos habitualmente’ (faltala coletilla en el laboratorio, donde no nos esforzamosen expresarnos con corrección). Si no ponemos cuidadoen esto, nuestras clases estarán plagadas de expresio-nes y conceptos imprecisos, equívocos o, lo que es peor,completamente falsos. Por ejemplo, infantile se refiereal ‘lactante’ (menor de 2 años), no es ⊗infantil (de me-nos de 6 años); no podremos hablar de ⊗clorina (chlori-ne), sino de ‘cloro’; ni debemos ‘asumir’ (assume) sino‘suponer’; ni debemos ⊗alicuotar (aliquot) en los proto-colos, en lugar de ‘hacer alícuotas’; ni hablar de splicingcuando tenemos los términos ‘ayuste’ o ‘empalme’; ymucho menos construir una ‘⊗librería de genes’ (genelibrary) en lugar de ‘genoteca’. La lista de términos yexpresiones es tan larga que ha dado para escribir varioslibros y blogs sobre el tema.

Lamentablemente, la aparición de nuevos términoso conceptos en el ámbito especializado va a la par delas malas traducciones que los profesores solemos fi-jar (o hacer) involuntariamente. Aún peor, el ritmo depublicación de libros especializados que recogen la tra-ducción correcta de esos nuevos términos al españoles mucho menor que el ritmo al que se generan, conlo que las palabras que acaban fijándose por el uso co-rresponden a las traducciones nefastas realizadas por lanecesidad de comunicarnos con otros colegas en espa-ñol. Los profesores debemos ser más conscientes de queestamos obligados a escribir y hablar con corrección an-te nuestros alumnos, que no les podemos transmitir lainformación igual que otro colega. Para ello, no bastacon dominar la propia lengua, sino que hay que bus-car las fuentes que nos impidan seguir perpetuando loserrores. No es fácil, porque, a diferencia de los fran-ceses o los catalanes y los gallegos, no contamos conninguna entidad que contrarreste la terrible influenciadel inglés y no contamos con una referencia fiable quenos guíe. Algunos creen que la Academia de la Lengua

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y su Diccionario de la lengua española sirven de guía,pero, en realidad, son lo menos fiable para el lenguajeespecializado.

Sugiero que cualquier profesor de ciencias tenga amano el Libro rojo de Fernando A. Navarro (accesiblepor suscripción en www.cosnautas.com) y el Dicciona-rio de términos médicos de la Real Academia Nacionalde Medicina (recomiendo de nuevo la versión en líneay no el libro que se imprimió hace años). También sepuede consultar mi pequeño grano de arena al respecto:

el libro Ideas, reglas y consejos para traducir y redac-tar textos científicos en español, cuya segunda ediciónestá en prensa a cargo de la Fundación Dr. Antonio Es-teve, mi Nanoblog, y las diferentes entradas que llevoescritas, y seguiré escribiendo, en esta revista.

Para los que estéis interesados en el tema, sabedque los próximos días 1, 2 y 3 de junio de 2017 sevan a celebrar en Málaga unas jornadas sobre traduc-ción científica y médica; podéis consultar el programay cómo asistir en www.asetrad.org/jtcm17.

Para saber más:

Ideas, reglas y consejos para traducir y redactar textos científicosEl nanoblog del Gonz

M. Gonzalo Claros

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Un caudaloso río de carbonoA mighty river of carbon

por FERNANDO DE LA TORRE*, EMILIO GUTIÉRREZ-BELTRÁN†, MARINA RUEDA*, JORGE

EL-AZAZ*, BELÉN PASCUAL*, RAFAEL CAÑAS*

*Departamento de Biología Molecular y Bioquímica. Facultad de Ciencias. Universidad de Málaga.† Department of Plant Biology, Uppsala BioCenter, Swedish University of Agricultural Sciences, SE-75007

Uppsala, Sweden.

fdelatorre@uma.es

Palabras clave: Fenilalanina, carbono, compuestos fenólicos, biotecnología Enviado: 11 de noviembre de 2016

Keywords: Phenylalanine, carbon, phenolic compounds, biotechnology Aceptado: 13 de diciembre de 2016

La ruta de biosíntesis del aminoácido fenilalanina, así como las posteriores rutas que conducen a labiosíntesis de un amplísimo abanico de compuestos de gran interés biológico y económico, son responsablesde uno de los mayores flujos metabólicos en la biosfera. Paradójicamente, los mecanismos metabólicos yla regulación de estas rutas han sido insuficientemente estudiadas en décadas pasadas en parte debidoa la complejidad de las mismas. En los últimos años se han producido avances significativos en nuestroconocimiento de estas rutas y su regulación a distintos niveles. Estos avances suponen la base para futurasmejoras biotecnológicas en áreas tan diversas como la generación de biomasa, la mejora de cultivos deinterés nutricional o la producción de madera.

The metabolic pathway responsible for the biosynthesis of the amino acid phenylalanine, as well as thesubsequent routes leading to the biosynthesis of a wide range of compounds of great biological and economicinterest, are responsible for one of the largest metabolic fluxes in the biosphere. Paradoxically, the metabolicmechanisms and regulation of these routes have been insufficiently studied in past decades in part due toits complexity. In recent years there have been significant advances in our knowledge of these routes andtheir regulation at different levels. These advances are the basis for future biotechnological improvementsin areas as diverse as the generation of biomass, the nutritional improvement of crops or the production ofwood.

La superficie de nuestro planeta aloja gran núme-ro de ríos que conducen el agua desde las montañashacia otros ríos, lagos o mares. Nuestro planeta po-see además otros tipos de ríos, no menos caudalosos,como los que conducen a millones de coches cada ma-ñana, los que conducen trillones de correos basura olos de estudiantes buscando un futuro mejor.

Los autores queremos dedicar este artículo a po-ner de manifiesto un río que aunque no siempre te-nemos presente es fundamental para la vida en nues-tro planeta, un rio que brota del CO2 atmosférico yfluye hacia la síntesis de un aminoácido, la fenilala-nina (Phe), para desembocar en un mar gigantescoy variado de compuestos fenólicos. Los seres vivosnecesitan un constante suministro de Phe como me-tabolito de partida para la síntesis de proteínas. Paralas plantas, este aminoácido es además precursor dela síntesis de un amplísimo catálogo de compuestosde enorme importancia cuantitativa y cualitativa conpapeles cruciales en el crecimiento, desarrollo, repro-ducción y defensa. Entre estos, y a modo de ejemplo,podemos encontrar a la lignina, elemento fundamen-tal de la formación de las paredes secundarias de lascélulas y base del armazón que sostiene a las plantas.

Resulta muy ilustrativo el hecho de que sólo la sínte-sis de este compuesto implica que entre el 30 y 40 %de todo el carbono fijado fotosintéticamente por lasplantas sea canalizado hacia la síntesis de Phe paraposteriormente generar este polímero.

En los últimos años, un conjunto de artículoscientíficos de gran impacto han ayudado a establecerun modelo metabólico que nos permite entender engran parte la ruta de síntesis de este aminoácido enplantas. Una vez más, el estudio del metabolismo enplantas se ha valido de su comparación con las biencaracterizadas rutas metabólicas del mundo proca-riota para dilucidar sus componentes principales.

Dos ejes metabólicos centrales del coloquialmen-te conocido como metabolismo central carbonado, laglucolisis y la ruta de las pentosas fosfato, son res-ponsables de proveer los elementos de partida, fos-foenolpiruvato y eritrosa-4-fosfato respectivamente.Estos dos compuestos, una vez transferidos al inte-rior de los cloroplastos son transformados mediantelas siete reacciones enzimáticas sucesivas que con-forman la ruta del shikimato para dar lugar a uncompuesto fundamental, el corismato (figura 1). Eti-mológicamente esta ruta toma el nombre del primer

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compuesto de la ruta que pudo ser identificado, elácido shikímico, que a su vez toma el nombre dela planta a partir de la que se aisló por primera vezIllicium religiosum, conocida como shikimi en Japóndonde es muy apreciada como base para elaborar elincienso más valorado en los templos budistas.

Figura 1. Biosíntesis y destinos metabólicos de la Pheen plantas.

Merece la pena hacer también una pequeña refe-rencia etimológica al corismato. Esta palabra derivade la palabra del griego clásico χωριζω que signi-fica «separar». La denominación no podría ser másacertada, ya que este compuesto es precisamente unpunto de ramificación y separación metabólica fun-damental precursor para otras rutas y para la síntesisde compuestos de importancia crítica para las plan-tas. De esta forma, el corismato es precursor parala síntesis de las vitaminas K1 y B9 o de la hormo-nal vegetal ácido salicílico. El corismato es ademásla molécula precursora de dos rutas independientesque conducen a la síntesis de los tres aminoácidosaromáticos presentes en las proteínas: fenilalanina(Phe), tirosina (Tyr) y triptófano (Trp) (figura 1).En la primera de estas dos rutas, la enzima antrani-lato sintasa conduce el corismato hacia la síntesis deTrp que a su vez es precursor para la síntesis de com-puestos de enorme importancia como los indol gluco-sinolatos, la camalexina o la hormona auxina. Estaruta ha sido históricamente la mejor caracterizadade entre las implicadas en la síntesis de aminoáci-dos aromáticos precisamente como consecuencia delos grandes esfuerzos de investigación centrados endeterminar la ruta de síntesis de la hormona auxina.La segunda de estas rutas se inicia mediante la acti-

vidad corismato mutasa que transforma la moléculade corismato en prefenato. Partiendo de prefenatolas plantas disponen de dos rutas alternativas pa-ra la síntesis de Phe y otras dos para la síntesis deTyr que difieren en los metabolitos intermediarios:arogenato y fenilpiruvato para la Phe y arogenato y4-hidroxifenilpiruvato para la Tyr.

Centrándonos en el caso de la Phe debemos des-tacar algunos de los descubrimientos recientes quenos han permitido establecer un esquema general desu biosíntesis en plantas. En primer lugar, dos tra-bajos publicados casi simultáneamente a finales de2010[1,2] identificaron la enzima con actividad pre-fenato aminotransferasa responsable de la conver-sión de prefenato en arogenato, precursor directode la síntesis de Phe y Tyr (figura 1). En el año2014, nuestro grupo de investigación en la Universi-dad de Málaga dirigido por el Profesor Francisco M.Cánovas contribuyó a establecer el papel fisiológicode esta enzima en la biosíntesis cloroplastídica deaminoácidos mediante el estudio de su bifunciona-lidad como prefenato aminotransferasa y aspartatoaminotransferasa[3]. Paralelamente, el laboratorio di-rigido por la Profesora Natalia Dudareva en PurdueUniversity (Indiana, EEUU) presentó los primerosresultados demostrando la existencia de una ruta al-ternativa para la síntesis de Phe usando fenilpiruvatocomo intermediario[4] y de forma muy destacada des-cribió por primera vez el mecanismo por el que la Phees exportada desde los cloroplastos al citosol paraservir de precursor en múltiples rutas metabólicas[5].Muy recientemente, nuestro grupo ha contribuido ala identificación y caracterización de las enzimas conactividad deshidratasa implicadas en ambas rutas desíntesis de Phe: prefenato deshidratasa y arogenatodeshidratasa[6].

Todos estos recientes avances son una importan-te base para afrontar futuras estrategias biotecnoló-gicas encaminadas a modificar elementos estructu-rales y/o regulatorios de estas rutas con el objeti-vo de dirigir los flujos metabólicos hacia la síntesisde determinados compuestos fenólicos. Un ejemploilustrativo de este tipo de estrategias lo podemosencontrar en el trabajo desarrollado por el labora-torio de la profesora Cathie Martin en el John InnesCentre (Norwich, Reino Unido). Este grupo publicórecientemente un trabajo en el que describían comola simple expresión heteróloga de un factor de trans-cripción de Arabidopsis, AtMYB12, en plantas detomate era suficiente para aumentar los flujos a tra-vés de las rutas del shikimato y biosíntesis de Phepara resultar en una acumulación masiva de com-puestos fenólicos en sus frutos entre los que desta-can los importantes antioxidantes del grupo de los

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flavonoides[7]. Estos resultados son sin duda, y segu-ro que lo veremos pronto, un importante punto departida para el diseño de alimentos de nueva genera-ción diseñados para mejorar nuestras dietas y reducirla incidencia de enfermedades como las relacionadascon el daño oxidativo.

Otro ejemplo de la importancia fundamental quetiene el conocimiento de los mecanismos molecularesque determinan los flujos a través de estas rutas loencontramos en un área aparentemente tan alejadade los tomates como es la generación de biocombus-tibles. En este sentido, es sabido que la celulosa pre-sente en la madera es un importante precursor pa-ra la producción de bioalcoholes como el etanol. Lapresencia en esta misma madera de elevados nivelesde lignina es un elemento dramáticamente limitanteen la eficiencia del procesado industrial debido a sucapacidad para reducir la hidrólisis de la celulosa.Diversos consorcios de investigación a nivel mundialestán actualmente enfocados en estrategias biotecno-lógicas que permitan modificar en la madera el con-tenido en lignina o su estructura/composición con elfin de facilitar su posterior procesamiento industrial.

En este sentido podemos destacar un trabajo pu-blicado muy recientemente en el que mediante la sim-ple manipulación de una de las rutas derivadas de laPhe e implicadas en la síntesis de lignina, los inves-tigadores han conseguido la generación de álamostransgénicos capaces de aumentar en casi un 50 %su producción de etanol[8].

Sin ninguna duda las futuras décadas serán tes-tigo de importantes avances científicos que tendrána la Phe como protagonista y que pueden implicarcambios importantes para nuestra sociedad. Inclusomás lejos de lo que ahora podemos intuir.

Referencias

1Graindorge M y otros (2010). Identification of a plant geneencoding glutamate/aspartate-prephenate aminotransferase:the last homeless enzyme of aromatic amino acids biosynthe-sis. FEBS Lett. 584, 4357-4360.2Maeda H y otros (2011). Prephenate aminotransferase di-rects plant phenylalanine biosynthesis via arogenate. Nat

Chem Biol. 7, 19-21.3de la Torre F y otros (2014). Deciphering the role of aspartateand prephenate aminotransferase activities in plastid nitrogenmetabolism. Plant Physiol. 164, 92-104.4Yoo H y otros (2013). An alternative pathway contributesto phenylalanine biosynthesis in plants via a cytosolic ty-rosine:phenylpyruvate aminotransferase. Nat Commun. doi:10.1038/ncomms3833.5Widhalm JR y otros (2015). Identification of a plastidialphenylalanine exporter that influences flux distribution th-rough the phenylalanine biosynthetic network. Nat Commun.doi: 10.1038/ncomms9142.6El-Azaz J y otros (2016). Identification of a small proteindomain present in all plant lineages that confers high prephe-nate dehydratase activity. Plant J. 87, 215-229.7Zhang Y y otros (2015). Multi-level engineering facilitatesthe production of phenylpropanoid compounds in tomato. Nat

Commun. doi: 10.1038/ncomms9635.8Cai Y y otros (2016). Enhancing digestibility and etha-nol yield of Populus wood via expression of an enginee-red monolignol 4-O-methyltransferase. Nat Commun. doi:10.1038/ncomms11989.

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Enfermedades raras con angiogénesis desreguladaRare diseases with deregulated angiogenesis

por MIGUEL ÁNGEL MEDINA TORRES

Departamento de Biología Molecular y Bioquímica, Universidad de Málaga e IBIMA Unidad CB06/07/0046

del CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER)

medina@uma.es

Palabras clave: Enfermedades raras, angiogénesis, enfermedades dependientes de angiogénesis Enviado: 29 de enero de 2017

Keywords: Rare diseases, angiogenesis, angiogenesis-dependent diseases Aceptado: 7 de marzo de 2017

Se presenta una revisión acerca del interés de los estudios sobre las enfermedades raras y sobre laangiogénesis. Se propone fijar la atención en el subconjunto de enfermedades raras que cursan con unaangiogénesis desregulada.

The interest of studies devoted to rare diseases or angiogeneis is herein reviewed. It is proposed to payattention to dysregulated angiogenesis-related rare diseases.

Introducción

Las enfermedades raras son un conjunto suma-mente heterogéneo de varios miles de patologías quetienen como único vínculo su baja prevalencia (me-nos de 5 casos por cada 10.000 habitantes, según ladefinición empleada por la Unión Europea, UE). Ca-da una por separado afecta a un pequeño porcentajede la población (y ese ha sido el principal motivopor el que han estado insuficientemente atendidashasta hace relativamente pocos años). Sin embargo,en global afectan a un 5-7 % de la población de paí-ses desarrollados, lo que se traduce en cerca de 30millones de afectados en la UE-27 (más de 3 millo-nes en España). Todo lo dicho justifica que el «Plande Salud Pública de la Unión Europea» contemplela inclusión de las enfermedades raras como objetivoprioritario de sus acciones, incluyendo la prioriza-ción y fomento de proyectos de investigación sobreeste tema. A las normativas europeas se le han su-mado en estos últimos años estrategias y planes deactuación sobre enfermedades raras, tanto de ámbi-to estatal como autonómico. Todas estas iniciativaspúblicas persiguen: 1) Mejorar el conocimiento so-bre enfermedades raras. 2) Fomentar la creación deuna red de información coherente y complementa-ria sobre enfermedades raras. 3) Facilitar el accesoa la información sobre enfermedades raras a los dis-tintos colectivos implicados (investigadores, personalsanitario y pacientes y familiares). 4) Reforzar lasacciones de trabajo social, incluyendo la colabora-ción transnacional entre el voluntariado y las orga-nizaciones profesionales que prestan asistencia a laspersonas que padecen alguna enfermedades raras. 5)Garantizar una gestión adecuada de las asociacionesde enfermos y personas afectadas por enfermedadesraras. 6) Favorecer la vigilancia de las enfermedades

raras, particularmente las menos comunes. Como de-clara el Centro de Investigación Biomédica en Red deEnfermedades Raras (CIBERER), las enfermedadesraras plantean toda una serie de retos que requierenla aplicación de métodos novedosos en un esfuerzomultidisciplinar (me atrevería a decir que interdisci-plinar, o incluso transdisciplinar). Para atender a lostres primeros objetivos de las estrategias y planes deactuación sobre enfermedades raras antes menciona-dos, los enfoques sistémicos e integrados tales comolos que puede aportar la nueva biología de sistemasparecen particularmente prometedores. La biologíade sistemas es una nueva ciencia interdisciplinar queaúna la modelización matemática y los recursos bio-computacionales con los descubrimientos y contras-taciones experimentales para facilitar la comprensiónde la organización global dinámica de sistemas bio-lógicos complejos[1].

El origen de las enfermedades raras

El 80 % de las enfermedades raras son de origengenético. La identificación de los genes y mutacionesresponsables de estas enfermedades es fundamentalpara establecer el conocimiento de las bases fisiológi-cas y para avanzar en el desarrollo de nuevas formasde tratamiento. Como la mayoría de las enferme-dades de origen genético, el subconjunto de las en-fermedades raras tiene una naturaleza genéticamen-te compleja. Probablemente todas las enfermedadeshereditarias en humanos son producidas no por lamutación de un solo gen, sino por la combinaciónde mutaciones en múltiples genes diferentes[2]. Ade-más, la complejidad de las enfermedades raras nosolo procede de las redes de genes implicados sinotambién de la combinación de mutaciones específi-cas en dichos genes. Muchas de estas proteínas al-

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teradas son enzimas, por lo que dichas mutacionesse suelen manifestar como enfermedades metabóli-cas. Estas enfermedades conducen generalmente aun estado de sobrecarga como consecuencia de unproceso de desregulación metabólica. El desbalancede los flujos metabólicos se produce por la acumula-ción o la falta de disponibilidad de ciertos metaboli-tos en el complejo entramado que es el metabolismocelular. En la mayoría de las patologías metabóli-cas no se conoce a nivel molecular los detalles quedesencadenan estos eventos, aún viéndose afectadasrutas metabólicas o de bioseñalización bien estudia-das. En el caso de las enfermedades raras el estudioes aún más complejo debido al restringido acceso alas muestras, por lo que se imposibilita un abordajeexperimental para un estudio molecular exhaustivo.Estas circunstancias dificultan la planificación de es-trategias eficientes para caracterizar las causas de laenfermedad y contrarrestarla con tratamientos.

Estrategias diferentes para enfermedadesraras

En consecuencia, se necesitan nuevas estrategiaspara abordar este problema, siendo unas excelen-tes alternativas aquellas que se encuadran dentro delas líneas de acción propuestas por la biología desistemas[3]. En los últimos años se ha producido unimportante desarrollo en el uso de modelos de redesde interacción en el estudio de enfermedades gené-ticas. El grupo de Barabasi ha desarrollado una redde patologías y genes implicados en enfermedadesdescubriendo el origen genético común de muchasenfermedades[4]. Hace ya más de un lustro, se publicóel primer estudio de la red de enfermedades raras[5].Por otro lado, la búsqueda de dianas terapéuticas enel contexto del metabolismo celular se presta comoun excelente campo de aplicación de todos los méto-dos desarrollados de modelado metabólico en el senode la interdisciplina que denominados biología de sis-temas, existiendo precedentes de éxito siguiendo esteenfoque[6−8]. En definitiva, la complejidad de las en-fermedades raras como objeto de estudio general lasconvierte en un sistema de estudio en el que se pue-den (o deben) emplear de forma óptima los enfoquessistémicos que propician la biología de sistemas, losestudios basados en procedimientos biocomputacio-nales y los basados en tecnologías «ómicas».

Angiogénesis desregulada y enfermedadesraras

La angiogénesis desregulada es considerada co-mo una de las «señales distintivas» del cáncer[9].Esta relación con el cáncer es una circunstancia

que justifica que dicho tópico sea un tema canden-te de investigación biomédica a principios del sigloXXI (como se puede confirmar haciendo búsque-das sencillas en cualquier base de datos de litera-tura científica). En particular, la búsqueda de nue-vos fármacos antiangiogénicos para el tratamientoy la prevención del cáncer es una área de máximaactividad para las principales compañías farmacéu-ticas del mundo y para numerosísimos grupos deinvestigación[10−12]. Sin embargo, este mismo inte-rés en la investigación de la angiogénesis patológi-ca ha permitido acumular evidencias experimenta-les que relacionan sin ambigüedad una angiogénesisdesregulada con numerosas patologías (muchas delas cuales no son neoplasias), hoy en día frecuente-mente agrupadas como enfermedades dependientesde angiogénesis[13−15]. El conocimiento de las com-plejas relaciones moleculares de regulación en esteproceso será esencial para futuras mejoras de inter-vención preventiva y terapéutica[16−18] y exigirá ca-da vez más el empleo de aproximaciones sistémicastales como las que aporta la moderna biología desistemas[1].

Hace unos años, nuestro grupo realizó un exhaus-tivo estudio bibliométrico de la bibliografía científi-ca relacionada con los tópicos «enfermedades raras»(ER) y «angiogénesis»[19]. Un primer interesante re-sultado que dicho estudio arrojó fue la constataciónde que más de un 3 % de todas las enfermedadesraras descritas en Orphanet (el mayor portal dedica-do a recopilar información sobre enfermedades raras)están relacionadas con una angiogénesis desregulada.No es un porcentaje despreciable, pues representa ca-si 200 enfermedades de muy variada etiología y entrelas que se encuentran no sólo enfermedades neoplási-cas raras, sino también otras oftálmicas, dermatoló-gicas, etc. Hay motivos para suponer que, a pesar desu gran diversidad, estas enfermedades raras depen-dientes de angiogénesis presentan algunos patronescomunes que, bien estudiados, podrían ser explota-dos para su intervención terapéutica. Hasta la fecha,el mayor éxito de aplicación de una terapia anti-angiogénica para el tratamiento de enfermedades (noraras) dependientes de angiogénesis es el uso del an-ticuerpo monoclonal Ranibizumab (de la firma Ge-nentech, comercializado con el nombre de Lucentis R©

por Roche) dirigido contra el factor de crecimientodel endotelio vascular (VEGF) en el tratamiento depacientes con degeneración macular húmeda, edemamacular causado por oclusión de la vena retiniana yedema macular diabético[20]. En 2010 se concedió elpremio Lasker-Debakey de investigación médica clí-nica a Napoleone Ferrara, por su descubrimiento delVEGF como un mediador fundamental de la angio-

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génesis y por el desarrollo la terapia anti-angiogénicaantes mencionada. Cabe preguntarse si ésta y otrasterapias anti-angiogéncias aprobadas y utilizadas pa-ra el tratamiento de diversas enfermedades no po-drían tener también su campo de aplicación para eltratamiento de algunas de las enfermedades rarasactualmente identificadas como dependientes de an-giogénesis. Por otra parte, hace falta mucha más in-vestigación básica, traslacional y clínica para identi-ficar, caracterizar y probar nuevos compuestos y fár-macos anti-angiogénicos potencialmente útiles parael tratamiento de enfermedades raras dependientesde angiogénesis. De nuevo los enfoques de biologíade sistema prometen ser muy útiles en el análisis defármacos ya conocido para su reposicionamiento pa-ra el tratamiento de enfermedades raras. Ese podríaser el caso del dimetilfumarato, un compuesto usadodesde hace decenios para el tratamiento de la psoria-sis cuyo mecanismo de acción en el contexto de estaenferemedad hoy día conocemos que se basa en susprobados efectos anti-angiogénicos[21]. Recientemen-te se ha aprobado el uso de fármacos cuyo principioactivo es el dimetilfumarato para el tratamiento in-munomodulador de la esclerosis múltiple[22].

Bibliografía citada

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ture 438: 932-936, 2005.14Gariano RF, Gardner TW. Retinal angiogenesis in develop-ment and disease. Nature 358: 960-966, 2005.15Greenberg DA, Jin J. From angiogenesis to neuropathology.Nature 438: 954-959, 200516Quesada AR y otros. Anti-angiogenic drugs: from bench toclinical trials. Med Res Rev 26: 483-530, 2006.17Adams RH, Alitalo K. Molecular regulation of angiogenesisand lymphangiogenesis. Nat Rev Mol Cell Biol 8: 464-478,2007.18Carmeliet P, Jain RK. Molecular mechanisms and clinicalapplications of angiogenesis. Nature 473: 298-307, 2011.19Rodríguez-Caso L y otros. What is known on angiogenesis-related rare diseases? A systematic review of literature. J Cell

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Cien años después de la «bala mágica»One hundred years after the “magic bullet”

por JUAN JOSÉ BORREGO

Departamento de Microbiología. Universidad de Málaga.

jjborrego@uma.es

Palabras clave: resistencia bacteriana a antimicrobianos, factores de virulencia,

superbacterias, antibióticos antivirulencia Enviado: 17 de febrero de 2017

Keywords: antimicrobial resistance, virulence factors, superbugs, antivirulence antibiotics Aceptado: 7 de marzo de 2017

La exhaustiva utilización de los antimicrobianos antibacterianos en nuestra sociedad ha conllevado elincremento de la prevalencia de cepas bacterianas patógenas en diferentes ambientes, incluyendo el noso-comial. Estas cepas aumentan de forma importante el riesgo sanitario para animales y hombres, así comoun incremento en el coste de la aplicación de programas de antibioterapia. En 2016, los Dres. Wencewicz yShapiro de la Universidad de Washington en Sto. Louis han ideado e implementado una nueva estrategiapara el control de las «superbacterias» multirresistentes, consistente en el diseño de antimicrobianos contradeterminados factores de virulencia de los patógenos bacterianos. El procedimiento se ha estudiado en lossideróforos (mecanismos de captación de hierro) de un patógeno oportunista Gram-negativo, Acinetobacterbaumannii. Aunque solo se ha desarrollado un antimicrobiano antivirulencia contra los sideróforos, hayesperanzadoras perspectivas de que puedan diseñarse nuevos antimicrobianos contra otros factores de vi-rulencia, como por ejemplo, enzimas degradadotas de antibióticos, cápsulas bacterianas, bombas de eflujo,proteínas de adhesión, etc.

Nowadays the wide and extensive application of bacterial antimicrobials have led to the increase ofthe prevalence of pathogenic bacterial strains in different environments, including the nosocomial. Thesestrains possess an important sanitary threat for animals and humans, increasing the cost for bacterialdiseases control. In 2016, Dr. Wencewicz and Shapiro (University of Washington in Sto. Louis) developeda new strategy for the «superbugs» treatment. These authors hold a molecular model of pre-acinetobactin,a siderophore virulence factor produced by pathogenic strains of Acinetobacter baumannii. All humanbacterial pathogens are susceptible to antivirulence antimicrobials, but not all in the same way. Thus,new antivirulence antimicrobials will be designed and developed against other virulence factors, such asantibiotic-degrading enzymes, bacterial capsules, efflux pumps, adhesin proteins, to name a few.

A finales del siglo XIX y comienzos del XX, elmundo se encontraba inmerso en guerras por la he-gemonía de los Imperios, el británico, el alemán, elotomano, el japonés, el ruso, y el incipiente imperionorteamericano. Independientemente de las bajas enlos campos de batalla, otra lacra asolaba aún mása la población del planeta en ese tiempo, «las gran-des epidemias» de origen microbiano, principalmentela llamada «peste blanca» o tuberculosis pulmonar,epidemias de cólera, epidemias de gripe, etc., quediezmaban a la población. En esos días la sociedadestaba dividida entre los que esperaban el fin delmundo y aquellos que esperaban el descubrimientode un «remedio milagroso».

En este mundo convulso surgieron investigadoresque dedicaron toda su vida a desarrollar y formularsustancias que fuesen eficaces para luchar contra losmicroorganismos a la vez que tuvieran una mínimatoxicidad para el paciente. Fue Paul Erlich (PremioNobel de Fisiología y Medicina en 1908) junto con su

colaborador Sahachiro Hata, quienes desarrollaron elfamoso preparado 606 (salvarsán), que denominaroncomo la «bala mágica». Con este compuesto se tra-taron diversas patologías de origen bacteriano, perofue muy efectiva para el control de la sífilis humanaprovocada por el Treponema pallidum, además desu alta efectividad antibacteriana, el compuesto erainocuo para los pacientes afectados[1].

No fue hasta los años 30-40 del siglo XX en que laincipiente quimioterapia tuvo su edad de oro, coin-cidiendo con el descubrimiento de los primeros an-tibióticos por los Dres. Domagk, Fleming, Chain yFlorey. La aplicación de estos fármacos se ha exten-dido hasta nuestros días, controlándose de esta formacasi todas las enfermedades de origen bacteriano ymicótico, aunque son ineficaces para la mayoría delas infecciones causadas por parásitos y virus.

El uso indiscriminado o abuso en la utilizaciónde los antibióticos ha conllevado la aparición de unalto porcentaje de cepas bacterianas resistentes a es-

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tos fármacos, que producen infecciones difícilmentecontrolables, que aumentan el riesgo sanitario y queincrementa los costes de tratamiento. En un informede la OMS en 2016[2] y ante el alarmante incrementode resistencia a antibióticos, se aconseja que «las au-toridades sanitarias mundiales cambien urgentemen-te la forma de prescribir y utilizar los antibióticos enel mundo», y añade que «aunque se desarrollen nue-vos medicamentos, si no se modifican los compor-tamientos actuales, la resistencia a los antibióticosseguirá representando una gran amenaza». Y conclu-ye, «si no se toman medidas restrictivas y urgentes,el mundo está abocado a una era post-antibióticosen la que muchas infecciones comunes volverán a serpotencialmente mortales».

¿Por qué y cómo los microorganismos sehacen resistentes a los antibióticos?

La resistencia antibiótica puede ser natural (in-trínseca) o adquirida. La primera es propia de cadafamilia, género o especie bacteriana. Por el contra-rio, la resistencia adquirida es variable y propia deuna cepa de una especie bacteriana, siendo la prin-cipal causa del fracaso terapéutico cuando se utilizaun antibiótico supuestamente activo sobre el micro-organismo patógeno. Las bacterias son capaces deadquirir estos mecanismos de resistencia en funciónde su variabilidad genética, bien por mutaciones omediante transferencia horizontal de material gené-tico entre bacterias de especies relacionadas e inclu-so muy diferentes. Por tanto, la resistencia adquiridaestá codificada genéticamente, en genes del genóforobacteriano o en genes plasmídicos.

Los mecanismos de resistencia a antibióticos pue-den agruparse en cuatro categorías:

1. Inactivación enzimática: el principal mecanis-mo de inactivación es la hidrólisis, como ocurre conlas ß-lactamasas, pero también pueden ocurrir modi-ficaciones no hidrolíticas, como acetilaciones, adeni-laciones o fosforilaciones inactivantes del antibiótico.

2. Alteraciones de la permeabilidad: mediante al-teraciones de las membranas bacterianas, alteracio-nes en la entrada de los antibióticos dependientes deenergía, o por la presencia de bombas de eflujo queaumentan la expulsión de los antibióticos.

3. Hiperproducción o alteración del sitio dianadel antibiótico, como por ejemplo las alteraciones delas PBP (penicillin-binding proteins) o hiperproduc-ción de la enzima dihidrofolato reductasa.

4. Aparición de nuevas rutas metabólicas: rutasalternativas al sitio diana de actuación del antibió-tico.

Aunque se han realizado muchos esfuerzos paramodificar químicamente a las formulaciones de losantibióticos[3], la realidad es que la evolución de ladinámica del genoma bacteriano y la adquisición denuevos genes a través de procesos de recombinacióngenética[4], hace que esta estrategia no haya sido deltodo efectiva y eficaz.

La «nueva bala mágica del siglo XXI»

Entre los microbiólogos clínicos se ha acuñadodesde la década de 2010 el término de «superbacte-rias» (del inglés «superbugs») para referirse a aque-llas bacterias patógenas que han desarrollado resis-tencia múltiple a un gran número de antibióticos.La presencia y el desarrollo de estas superbacteriases un peligro grave para la población humana, espe-cialmente en los casos de pacientes con inmunode-presión o immunosupresión. Además, para la imple-mentación de un nuevo antibiótico y su uso en la clí-nica se requieren varios años de desarrollo y pruebasclínicas (más de 10 años), mientras que la evoluciónde la resistencia bacteriana a los antibióticos es unproceso rápido (menos de 1 año desde que un nue-vo fármaco es introducido en la terapia antibiótica).Esta paradoja nos plantea una pregunta lógica: ¿có-mo podemos luchar contra un enemigo que se haceresistente tan rápidamente?

En 2016, los investigadores Timothy Wencewiczy Justin Shapiro de la Washington University deSt. Louis, han desarrollado una nueva estrategia deluchar contra los microorganismos patógenos y po-der evitar el aumento de resistencia. Estos autores[5]

han diseñado antibióticos contra los factores de vi-rulencia de los patógenos bacterianos (antibióticosantivirulencia) en lugar de utilizar los sitios dianasdel crecimiento o mecanismos de supervivencia delos patógenos. Los antibióticos utilizados en la ac-tualidad se pueden clasificar en bacteriostáticos ybactericidas; los primeros detienen el crecimientobacteriano previniendo así la ulterior infección y di-seminación bacteriana a diferentes tejidos u órganosdel hospedador, y una vez detenido el crecimientomicrobiano, los microorganismos son eliminados pormecanismos del sistema inmune. Por el contrario,los antibióticos bactericidas matan a las bacteriasy no necesitan la directa asistencia del sistema in-mune. Sin embargo, por medio del tratamiento porantibióticos –státicos o –cidas se ejerce una presiónselectiva sobre la población bacteriana, creando unambiente que permite la proliferación de los cloneso bacterias individuales resistentes al antibiótico.

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A diferencia de estos antibióticos tradicionales,los antibióticos antivirulencia actúan sobre vías omecanismos bacterianos que son específicos en elproceso de patogénesis. Estos mecanismos o vías noson esenciales para el crecimiento o multiplicaciónnormal de las bacterias, y sólo se activan cuando elpatógeno establece un proceso infectivo con un hos-pedador. De esta forma, en el hospedador, los anti-bióticos antivirulencia actuarían como agentes bac-terióstaticos, pero no afectarían ni al crecimiento nia la proliferación bacteriana en los medios de culti-vo, donde no se expresan los factores de virulenciapropios de una infección, y como consecuencia, noinducirían mecanismos de resistencia a ellos.

El mecanismo exacto por el cual los antibióticosantivirulencia y el sistema inmune del hospedadorinteraccionan conjuntamente para evitar la propa-gación del proceso infectivo depende de la diana an-tivirulencia. Por ejemplo, si se bloquea la producciónde un factor de virulencia que posibilita al patógenola evasión de los mecanismos de defensa del hospe-dador, entonces el microorganismo no es capaz deentrar «en modo oculto» y el sistema inmune pue-de detectarlo eficientemente y, posteriormente, elimi-narlo. En otros casos, como por ejemplo bloqueandola producción de sideróforos microbiano, el microor-ganismo se convierte en una forma avirulenta, dandotiempo al sistema inmune a iniciar su respuesta es-pecífica que conducirá a su eliminación.

Todos los microorganismos patógenos humanosson potencialmente susceptibles de ser tratados conantibióticos antivirulencia, pero no todos de la mis-

ma forma, ya que los mecanismos de virulencia sonespecíficos y exclusivos para cada patógeno. No obs-tante, hay algunas estrategias que pueden ser a prio-ri más aplicables que otras. Además, hay un proble-ma añadido al uso de estos agentes antivirulencia enla práctica antibioterápica humana o animal, que sebasa en que es necesario para la aplicación de estosantibióticos de la determinación precisa y exacta delmicroorganismo patógeno, así como de sus principa-les factores de virulencia.

En la actualidad, como sabemos, la antibiotera-pia basada en el uso de antibióticos de amplio espec-tro obvian la previa determinación del agente cau-sal de la infección, y hasta que no se cambie estadinámica de tratamiento tradicional, solo los anti-bióticos antivirulencia podrán usarse en determina-dos ambientes, por ejemplo en los nosocomiales, paracombatir las «superbacterias» multirresistentes.

Referencias

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Encuentros con las novedades

Viejas oxidadas, pioneras de la vida

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Mattew S. Dodd, del Centro de Nanotecnología deLondres y amigos de otros centros de investigación (Na-ture 543, 2017) han encontrado en el ártico canadien-se unas rocas sedimentarias con microtubos fósiles dehematita oxidada, indicios directos de la actividad mi-crobiana más antigua conocida hasta la fecha: haceal menos 3 770 millones de años, ya existían bacteriascapaces de obtener energía oxidando el hierro en los tu-multuosos –químicamente hablando– ambientes de lasprimigenias chimeneas hidrotermales submarinas.

Hasta ahora, sólo se tenían evidencias de existenciade vida primigenia tan antigua por indicios indirectosbasados en discriminación isotópica, así que estas se-rían las primeras pruebas indiscutibles sobre lo rápidoque apareció la vida en la Tierra desde su acreción.

Además, dan una pista clave sobre el origen de lavida en la Tierra: la plácida sopa caliente a orillas demar, de la que surgirían moléculas autorreplicantes, es-tá dejando paso, cada vez más, a lugares mucho másextremos como las fosas volcánicas submarinas, dondela vida habría surgido cabalgando sobre un intercambioferoz de electrones entre reactivos químicos emanadosde una Tierra recién formada. Esta hipótesis abre nue-vas perspectivas para la búsqueda de vida extraterres-tre, incluso indicios de la misma aquí al lado, en nuestrovecino rojo.

¿No quieres agua...? ¡toma tres Tierras!

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En realidad 7 tierras, de las cuales 3 parecen conte-ner agua, han descubierto Michaël Guillon y un multi-tudinario «et al.» internacional (Nature 542, 2017). Lossensores de infrarrojo del telescopio espacial Spitzer dela NASA señalaron la presencia de siete planetas ro-cosos alrededor de la estrella TRAPPIST-1, una enanaroja a casi 40 añoz-luz de nosotros, durante su tránsitopor delante de ella en una observación que duró tressemanas a finales de 2016.

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Nombrados desde la b a la h, estos planetas y suestrella madre forman un mini-sistema solar que cabríadentro de la órbita de Mercurio. No obstante, lo im-portante para la biología es que tres de ellos se paseanen la zona de gracia donde el agua puede estar en faselíquida y, además, tienen el tamaño suficiente para queno se escape al espacio (como le ocurrió a Marte).

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Ya se habían descubierto otras gemelas de la Tierra,pero este hallazgo por triplicado nos permite especu-lar con un experimento sin parangón: el inicio de lavida, con tres réplicas. En el mismo sitio, casi las mis-mas condiciones, en las mismas circunstancias... ¡Esun regalo para los buscadores de múltiples orígenes dela vida! ¿Aparecen las mismas moléculas? ¿Se produ-ce una contaminación de vida desde unos planetas aotros? ¿Se repiten los ciclos metabólicos? Lo único quepodemos decir es que, si hay vida, habrá un ecosiste-ma y, seguramente, con las mismas funciones en lostres planetas. Eso sí, interpretadas tal vez por distintosactores.

¡Y en sesiones más ligeras que las terrestres, puesallí un año dura entre uno y veinte días de los nuestros!

Redacción

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rencias de acuerdo con el estilo del siguiente ejemplo:1Einstein Z y Zwestein D. Spatial integration in thetemporal cortex. Res Proc Neurophysiol Fanatic Soc 1:45-52, 1974.2Sóbol I. Método de Montecarlo. MIR, Moscú. 1976.

Si hay más de dos autores, se citará el primero seguidode «y otros».

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