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Estación 4: De los genes al organismo Palabras claves: ADN, gen, proteína
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Estación 4: De los genes al organismo
Palabras claves:
ADN, gen, proteína
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Tabla de contenidos
Introducción 1. El universo en la célula de un huevo 2. El proyecto del genoma humano 3. Regeneración vía diferenciación celular 4. Protección y defensa 5. Bypass natural 6. Un paso más hacia el poder de autocuración 7. Un antibiótico para la terapia del cáncer 8. Bacteria asesina como antibiótico viviente 9. ¿Quién repara el ADN? 10. Diálogo entre las ciencias básicas y las aplicaciones médicas Información adicional
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Preguntas motivadoras
¿Qué programas controlan el desarrollo de las células?
¿Cuáles son los mecanismos de defensa de nuestro organismo para eliminar las bacterias?
¿Es posible reparar el material genético dañado?
¿Qué enfermedades surgen debido a defectos de los genes y las proteínas?
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Introducción
El ser humano se desarrolla a partir de una sola célula.
Hoy en día el genoma humano ha sido decodificado completamente, se ha descubierto que nuestro mapa genético tiene muchas similitudes moleculares con otros seres vivientes.
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Mientras tanto, se ha hecho evidente que un organismo no solo se define por su conjunto de genes.
Además de las áreas codificadas por proteínas, el ADN también contiene regiones que controlan la expresión de los genes.
Hoy en día, los investigadores tienen la oportunidad de estudiar y entender la vida como un “sistema” complejo.
Junto con las nuevas tecnologías, todo ello podría conducir a prevenir enfermedades antes de tiempo, de acuerdo con la disposición genética individual.
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1. El universo en la célula de un huevo
Todos nos hemos desarrollado a partir de un óvulo fertilizado, este se dividió en dos partes, luego en cuatro células y así sucesivamente.
Solo se necesita 47 divisiones para crear 100 billones de células que conforman un ser humano adulto. Nuestro ADN esta compuesto aproximadamente de 3,1 mil billones de pares base, 1 000 de estos componentes corresponden a un gen, de los cuales los seres humanos poseen 28 000 y 35 000 en total. Los genes conforman solo 1,5% de todo el ADN humano.
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Después de concluir el
proyecto del Genoma Humano, hoy en día preocupa entender cómo se controla el desarrollo de 100 billones de células en el cuerpo humano.
La investigación de los genes Hox es fundamental ya que desempeña un papel fundamental en el desarrollo embrionario.
2. El proyecto del genoma humano
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3. Regeneración vía diferenciación celular
Miembros cortados del “ajolote”, salamandra mexicana, se regeneran con la ayuda de una proteína verde fluorescente (GFP), ahora es posible mostrar cómo las células precursoras son diferentes a las células musculares.
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Genes específicos introducidos en las células por los investigadores estimulan la producción de GFP durante la diferenciación celular.
Estos mecanismos de regeneración de la
salamandra debería ayudar a los investigadores a entender por qué esta capacidad es desproporcionadamente menor en los mamíferos.
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4. Protección y defensa
Mecanismo de defensa
Neutrófilos
Células especializadas de nuestro sistema
inmune
Representa la primera línea de defensa en la lucha contra patógenos
Investigaciones recientes muestran que los neutrófilos desencadenan otro mecanismo de defensa, hasta hoy desconocido, que puede producir una estructura fibrosa extracelular para crear una red con el fin de atrapar y matar las bacterias.
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El cuerpo humano tiene una tremenda capacidad de auto-
curación.
5. Bypass natural
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Minúsculos vasos sanguíneos asumen la función de una arteria bloqueada o de una arteria que sufre con frecuencia mala circulación.
Sin embargo ¿Cómo se puede apoyar este proceso de arteriogénesis (incremento en el diámetro celular) en el cuerpo humano?
Hasta la fecha, los investigadores asumían que se requería el trasplante de células óseas madre para que sirviesen como piezas de repuesto.
Sin embargo, los científicos del Instituto Max Planck de Investigación del Corazón y el Pulmón, han empleado la tecnología de microscopía de alta resolución para descubrir que las células madre no tienen dicho efecto sino que más bien estimulan una mayor división de las propias células vasculares del cuerpo.
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6. Un paso más hacia el poder de auto-curación
Células madre
La transformación de células del cuerpo en células madre pluripotentes, sin
utilizar óvulos ni embriones.
Su mayor reto
¿Dónde se encuentran los
factores responsables de dicha
reprogramación?
Los últimos descubrimientos de los científicos del Instituto Max Planck de Bio-medicina Molecular, se encuentran en las inmediaciones del núcleo de la célula.
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7. Un antibiótico para la terapia del cáncer
El antibiótico actinomicina se une al ADN de doble cadena evitando su replicación. Esta propiedad ya se emplea en la terapia del cáncer.
Los investigadores están descubriendo nuevas aplicaciones. Según sus resultados, el antibiótico se enlaza también, y con la misma firmeza, al ADN de una sola cadena, impidiendo así la transcriptasa inversa de la que se valen los retrovirus, como por ejemplo el virus de VIH.
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8. Bacteria asesina como antibiótico viviente
Bacteria de Bdellovibrio bacteriovorus es una de las más fascinantes de su categoría.
Se junta a ciertas bacterias hospederas para consumirlas desde su interior.
Por lo tanto, de manera modificada también podría ser utilizada como “antibiótico viviente”.
Esta es la propuesta de un equipo de científicos internacionales que ha decodificado completamente el genoma de las bacterias depredadoras.
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9. ¿Quién repara el ADN?
Las mutaciones del ADN heredado son una causa principal de cáncer, así como del proceso de envejecimiento.
Sin embargo, las células del cuerpo cuentan con diversos mecanismos para reparar el material genético dañado.
Mediante el estudio del proceso, aún no suficientemente estudiado, de la reparación del ADN, los bioquímicos han descubierto un importante mecanismo de conmutación según el cual se requiere enlaces proteínicos muy especiales para eliminar el daño causado.
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La proteína forma un anillo que rodea el ADN. Durante el proceso de replicación, esta proteína, junto con las enzimas que se ocupan de la duplicación, es decir las polimerasas, se mueven junto con la cadena de ADN.
Si la pareja encuentra un punto donde el ADN está dañado, se detiene para permitir que se repare el daño.
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10. Diálogo entre las ciencias básicas y las aplicaciones médicas
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La gran tarea futura de la medicina consiste en reducir la brecha entre la condición de vida saludable y la duración de la vida gracias a la prevención de enfermedades.
Se requiere nuevas estrategias de análisis para relacionar los conocimientos que ya se han alcanzado en muchos institutos Max Planck, de tal manera que la investigación básica y la investigación sobre terapias puedan apuntalarse mutuamente.
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La Sociedad Max Planck enfrenta el gran desafío de redefinir el alcance de sus tareas en la interfase entre la
investigación básica y la aplicación clínica.
La importancia de esta tarea radica en que, en una sociedad cuya edad promedio va aumentando y cuya tasa de natalidad está disminuyendo,
los temas relacionados con la condición de salud de la población cobran gran importancia en la agenda política.
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Actualmente
• La población se preocupa por el costo de recuperarse de las enfermedades.
En el futuro
• La tarea será determinar qué se debe hacer para asegurar que cada vez más personas de mayor edad sigan siendo suficientemente productivas como para sostenerse social, cultural y materialmente dentro de la comunidad global.
Tareas de la medicina
• Las grandes tareas del futuro de la medicina pueden enfrentarse con éxito solo transfiriendo la investigación de la clínica al laboratorio y viceversa.
• La Sociedad Max Planck está bien equipada para diseñar el sistema de navegación para investigación médica del futuro.
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Estación 4: De los genes al organismo
Interrogantes sin respuestas aún…
¿Cuál es el mecanismo de defensa de los neutrófilos que produce una estructura fibrosa para eliminar bacterias?
¿Qué se debe hacer para asegurar que cada vez más personas de mayor edad, sigan siendo suficientemente productivas para sostenerse social, cultural y materialmente dentro de la comunidad global?
Las investigaciones continúan…
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Información adicional
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