¿El ATN fue el primer material genético de la vida?

Gastó cientos de ATP escribiendo: 

Hace tiempo me encontré con este artículo de David Castro que me pareció muy interesante compartir con Uds. Les dejo una pequeña parte.

Ácido nucleico más simple tiene la capacidad de transmitir información y adquirir estructuras complejas con funciones químicas sofisticadas.

TNA

La información se transmite a través del ADN y se expresa gracias al ARN. Pero, ¿por qué la naturaleza eligió los azúcares de cinco carbonos (las ribofuranosas) y no otros, como el componente central del material genético?

Muchas líneas de investigación apuntan a lo mismo: la evolución temprana de la vida pudo haber estado dominada por el ARN. Esta molécula tiene la capacidad de almacenar y transmitir información, es indispensable para la iniciación de la replicación y la transcripción del ADN (los primers), establece el nexo entre los genes y las proteínas (el ARN mensajero) y adquiere estructuras secundarias (horquillas y bucles) y terciarias(como el ARN ribosomal o el ARN de transferencia) para realizar funciones complejas (catalizar reacciones químicas o regular la expresión genética).

Sin embargo, para entender cómo emergió la vida desde una química prebiótica, se deben explicar los pasos que generaron este “mundo del ARN”. Es por esto que también existe la hipótesis del “mundo del pre-ARN”, el cual postula que el ARN estuvo precedido por un material genético mucho más simple y estable.

Leer el artículo completo aqui

Anuncios

Replicación y transcripción del ADN

Gel de agarosa

g210585-researcher_checks_for_hiv_virus_dna_on_gel-spl.jpg

Estructura del ADN

Para mostrales algo que de seguro saben pero viene bien refrescar les dejo un video en portugués sobre la estructura del ADN que es fundamental para comprender la replicación y transcripción del ADN

¿Cómo se duplica al ADN y para qué?

BrooksCole-ThomsonLearning2001UnivD

 

El ADN debe duplicarse en cada ciclo celular para que cada célula hija mantenga la misma cantidad y cualidad de información. Esta replicación se produce durante la fase S del ciclo celular, es decir que cada célula antes de dividirse a través del proceso conocido como mitosis, debe duplicarse para que cada célula hija tenga exactamente la misma cantidad de ADN que la célula madre y ademas debe tener el ADN intacto es decir no haber sufrido mutaciones para que ambas celulas hijas sean iguales. El ADN para poder duplicarse, cada una de las hebras de la doble helices sirve de molde para la sintesis de una nueva. Al final de este proceso cada una de las dos nuevas cadenas de ADN tiene una cadena o hebra de nueva y la que le sirvió de molde (vieja). El Proceso de replicación es complejo y en el intervienen una serie de enzimas. Existen sitios específicos donde comienza la replicación denominados origenes de replicación. Cuando comienza se forma una burbuja de replicación que contiene dos horquillas. Un breve resumen de las enzimas que participan y como lo hacen se representa en una animación donde se pueden ver las enzimas DNA polimerasa encargada de la adición de nucleótidos por complementariedad, la helicasa que abre la horquilla, la RNA polimerasa que es quien comienza la replicación ya que puede unir dos nuclotidos libres y froma un pequeño fragmento de ARN, que luego es removido por una exonucleasa y la DNA polimerasa lo reemplaza por ADN, sellando el eje azucar fosfato mediante la ligasa. Una buena fuente didáctica para verlo está aquí

Para más detalles sobre las ADN polimerasas tanto en baterias como en eucariotas ver aquí

Qué es la transcripción?

La transcripción es el proceso por el cual se sintetiza un ARN usando como molde al ADN. Muchos tipos de ARN pueden ser sintetizados asì por la enzima ARN polimerasa, el ARN ribosomal el de transferencia, los pequeños ARN nucleares o citoplasmáticos y por supuesto los ARN mensajeros, que serán luego traducidos a una cadena polipeptídica. El proceso de la transcripción de los mensajeros es diferente en procariotas y eucariotas. Esto es debido a las diferencias propias entre los genes de las bacterias y los de las celulas de animales superiores.

Como actvidad didáctica para entender la síntesis de ARN pueden ver esta página

En los organismos superiores se describe el proceso en el siguiente video.

Los genes eucariotas son complejos y discontínuos es decir que poseen regiones codificantes (que formarán parte de la proteína) y otros que son no codificantes y se remueven rapidamente antes que el ARN salga al citoplasma a ser traducido. Las regiones codificantes se llaman EXONES y las no codificantes se llaman INTRONES.

La transcripción comienza en el punto 0 (cero)  muy cerca del promotor y termina en las bacterias en una secuencia llamada terminadora. La polimerasa al copiar esa región de ADN, se enlentece y se desprende del molde. En algunos casos hay una proteína que ayuda en ese proeceso denominada Rho.

Un esquema del ARN trasncripto de esa región termiandora se pliega en el espacio fromando una horquilla ya  que el ARN es de cadema simple

sec terminadora procariota
sec terminadora procariota

La secuencia de la trasncripción en eucariotas en cambio no se conoce ya que antes está la secuancia de polyadenilación, que se relata más abajo.

Ademas el ARN m sufre modificaciones luego de ser transcrito como la adición del Cap y la cola poly A como se ve el siguiente

El proceso en el cual se eliminan los intrones y empalman los exones se denomina SPLICING que se ve en el siguiente video:

Organización de un gen eucariota simple (Unidad de Transcripción simple)

Si te gusta, segui leyendo en la página de Replicación y transcripción del ADN de este Blog

1er. CONCURSO de BIOLOGÍA SINTÉTICA

Si,  así como escuchan suena raro no?

El  iGEM (Internacional Genetically Engineered Machine) es el primer concurso internacional de biología sintética, que se celebra cada año en el MIT desde el 2004 (Massachusetts Institute of Technology), una de las mejores universidades tecnológicas del mundo. Muchos la habrán sentido nombrar en varias ocasiones no?

Igem2009_logo_400px.jpg

En este concurso, grupos de estudiantes se encierran durante el verano para construir máquinas biológicas combinando distintos componentes o “piezas”, los llamados Biobricks, cogidos de la gran biblioteca que se pone a disposición de todos los grupos o creados por el grupo para la ocasión. Luego cada grupo presenta su proyecto en una convención mundial en Boston.

En la página de iGEM del grupo Sevilla, de la Universidad de Sevilla,  pueden encontrar una forma mucho más detallada de que va todo esto, pero les comento algunas cosas como por ejemplo;

“La base de la biología sintética son los biobricks, fragmentos de ADN que codifican para una característica genética o biológica y que pueden ser combinados para formar módulos complejos. Los biobricks constituyen, por tanto, la unidad modular básica que realiza una función simple y permiten modificar las funciones biológicas sin la necesidad de conocer a priori el funcionamiento exacto del sistema.”

Algunas de las funciones de esta biomáquinas ya se han puesto en funcionamiento, como las bacterias capaces de limpiar aguas contaminadas porque o se alimentan de los desechos tóxicos y porque los convierten en algo menos tóxico o sangre artificial o más ejemplos aún

Me relata Pedro (miembro del grupo de Sevilla) que: “Nuestro  proyecto es bastante ambicioso, pero creemos que es asequible. Vamos a construir circuitos basados en conjuntos de distintas estirpes de bacterias, donde cada estirpe cumpla la función de una puerta lógica (los componentes básicos de un circuito electrónico, como AND, OR o XOR). Combinando las estirpes adecuadas, y usando determinadas sustancias químicas como inputs, podemos hacer que una comunidad bacteriana sume números en binario y cualquier cosa que se nos ocurra.
No sólo eso, sino que queremos definir un estándar de programación de circuitos biológicos modularizado: una comunidad de bacterias (varias estirpes interrelacionadas)  forman un módulo físicamente independiente. La combinación de varios módulos combinados permite realizar operaciones mucho más complejas de las que jamás se podrían conseguir en un medio continuo, ya que la modularización permite el reciclaje de estirpes y de biobits.”

A su vez me dice a través del mail que están preocupados, porque como sería de esperar la financiación hay que buscarla. Deben conseguir ellos sus fondos. Para mucho gente quizás esto sea una novedad. La mayoría de las personas ajenas a la investigación no saben que uno es quien debe buscarse la financiación para llevar a acabo muchos proyectos, aunque sean maravillosos, pero en ocasiones o no hay subsidios del estado o de empresas y hay que salir a ver que consigue, o morir en la espera. esto en muchos casos lleva a que el investigador deba dejar por un tiempo su actividad y por ende no puede publicar, luego no le renuevan su beca o pierde un concurso. Rueda en la que todos podemos caer y es muy peligrosa por cierto.

En el mail Pedro me cuenta y cito:  “El principal problema de presentarse al iGEM no es, como cabría esperar, la parte científica, sino el que tenemos que ser nosotros quienes financiemos todos los gastos de laboratorio, manutención y viajes. Para ello, estamos tanteando todas las vías de financiación a nuestro alcance: nuestra Universidad contribuirá con una parte, estamos visitando a todas las empresas que encontramos de biotecnología y materiales de laboratorio para que nos patrocinen. También vamos a usar una forma de financiación bastante novedosa, al menos en nuestro país: el crowd-funding. Esto consiste en que un montón de personas donan pequeñas (o grandes, si pueden) cantidades de dinero para financiar un proyecto, recibiendo pequeñas recompensas como agradecimiento (por ejemplo, varias películas se han financiado así, los que aportaron dinero luego salieron en los créditos, o recibieron una copia del DVD, o fueron invitados a un pase privado, etc.) Como recientemente ha surgido la primera web en español que hace eso, www.lanzanos.com, nos hemos animado a presentarles nuestro proyecto, el cual ya está activo y estamos recibiendo donaciones a un buen ritmo, en esta dirección: http://www.lanzanos.com/proyectos/computador-biologico/”

Como lo muestran en su página la biología sintética comienza en 2000 cuando

“Michael Elowitz y colaboradores1 en el año 2000 escribieron su famoso artículo del repressilator, un biodispositivo que funcionaba como un oscilador, generando pulsos de luz biológica a intervalos de tiempo regulares. Esta pionera publicación constituyó el primer ejemplo ilustrativo del alcance de la biología sintética. Su grupo trataba por aquel entonces de desarrollar equivalentes biológicos de componentes electrónicos. La imagen inferior muestra la construcción del equipo, que consiste en un sistema de represión triple usando los represores de la lactosa, del fago lambda y de la tetraciclina. El plásmido reporter tiene sólo la función de emitir pulsos de luz que verifique en comportamiento oscilatorio del sistema.”

Yo no soy experta en este tema, de hecho pocas veces he leído esto en profundidad pero me parece más que interesante. Por eso creo que mi humilde aporte puede servir a que mucha gente hago un apoyo económico para este grupo. Como verán es una pena pero no participan grupos de Argentina.  Por eso me parece que la gente que puede aportar algo lo haga, aunque sea muy poquito.

Para colaborar ir aquí: http://www.lanzanos.com/proyectos/computador-biologico

Por último les dejo un video de Youtube que les explica todo.

Espero les guste

Visiten el proyecto en ésta página

Saludos

Gabriela