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Descubrimiento histórico en el campo de la optogenética.

optogenética

Créditos de las imagenes: Max Apartin & Technion Press Department.

La optogenética es la ciencia que comprende el desarrollo de proteínas sensibles a la luz (naturales o modificadas químicamente). Incluye las estrategias para introducir los genes que codifican dichas proteínas en las células o tejidos diana.

Estas técnicas son especialmente útiles para su empleo en la investigación en neurociencias, donde no existían métodos de estudio que permitiesen el estudio in vivo de células individualizadas.

Ahora, científicos de Israel han descubierto, (por primera vez desde 1971), una nueva familia de proteínas sensibles a la luz.

La investigación, fue publicada esta semana en Nature.

Realizada por la estudiante de doctorado Alina Pushkarev bajo la supervisión del profesor Oded Beja, incluyó colaboración con investigadores japoneses y estadounidenses.

Las proteínas reactivas a la luz permiten que los organismos vivos cosechen la energía del sol.

Estas proteínas son responsables de la recolección de luz mediante dos procesos biológicos distintos.

El primero de estos procesos es la fotosíntesis, que es utilizada por plantas, algas y bacterias acuáticas (cianobacterias).

El segundo es a través de proteínas ligadas a la retina (rodopsinas), que son utilizadas por muchos microorganismos, y por órganos visuales animales (incluyendo ojos humanos).

Las rodopsinas están incrustadas en la membrana de la célula, siete veces (es decir, son una proteína larga que “cose” la pared exterior de las células siete veces).

Las rodopsinas están compuestas por una proteína unida a un derivado de la vitamina A, llamada retina, que les permite capturar la luz.

Actualmente hay dos tipos conocidos de rodopsina.

optogenética

Los microorganismos usan rodopsinas tipo 1 para detectar la luz y convertirla en energía química, mientras que las rodopsinas tipo 2 se encuentran en los ojos de los animales para la visión.

En el laboratorio de microbiología marina del Technion, los investigadores buscaron descubrir rodopsinas completamente nuevas en microorganismos que residen en el lago Kinneret.

El lago Kinneret, como cualquier entorno natural, tiene una abundante variedad de microorganismos que no se pueden cultivar en un laboratorio.

Entonces, Pushkarev y Beja utilizaron una cepa de laboratorio de E. coli como fábrica de proteínas para la expresión de las proteínas asociadas a microbianos del lago Kinneret.

Al agregar retinal (una forma de vitamina A que es la base química de la visión animal) a los medios de crecimiento, el investigador encontró un gen que convirtió a E. coli en un color purpura oscuro.

El gen resultó ser una familia completamente nueva de rodopsinas, que están integradas en una orientación completamente opuesta en comparación con todas las otras rodopsinas conocidas.

Aunque esta familia de la rodopsina se encontró en casi todos los ambientes marinos y de agua dulce conocidos, nunca antes se había descubierto.

Esto a pesar de la extensa investigación de estos ambientes. Los investigadores nombraron a la nueva familia heliorhodopsins (h?lios, ‘sun’).

Las primeras rhodopsins (Tipo 2) fueron descubiertas en 1876 por el científico alemán Franz Christian Boll, quien las aisló de las ranas.

En 1971, casi 100 años después, investigadores de la Universidad de California descubrieron una nueva familia de rodopsinas (Tipo 1), en un microbio de aguas hipersalinas.

Su motivación era explicar la naturaleza púrpura de la Haloarchaea que vive en estas aguas.

Tres décadas más tarde, este descubrimiento aparentemente no orientado a la medicina conduciría al desarrollo de un nuevo campo en la neurociencia: Optogenética.

Este campo se basa en el uso de las rodopsinas tipo 1, para la excitación controlada de las neuronas e incluso de las neuronas individuales en los mamíferos.

Hoy en día, muchos grupos de investigación en este campo están trabajando en la utilización de las rodopsinas tipo 1 en la enfermedad neuronal, la corrección del ritmo cardíaco y más.

Ahora, Pushkarev y Beja descubren una nueva familia de rodopsinas que puede llegar a convertirse en la herramienta más novedosa del campo de la optogenética.

 
 

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