Homeosis (que no homeostasis)

Hoy quería explicaros un poco un concepto importante en biología evolutiva del desarrollo (normalmente llamada evo-devo). La homeosis en términos de biología del desarrollo consiste en que en la posición habitual de un determinado órgano se expresa un órgano diferente o rasgos correspondientes a otro órgano, y su importancia reside en que puede ser especialmente importante para los procesos evolutivos, generando una mayor variabilidad sobre la cual puede actuar la selección (Sattler, 1988; Cronk et al., 2002). Los genes homeóticos codifican para factores de transcripción implicados en el desarrollo embrionario (Hirth et al., 1998). En plantas su silenciamiento puede dar lugar a la transformación de los estambres, sépalos y carpelos en órganos petaloides (como en el caso del gen ThTAG1 en la ranunculácea Thalictrum thalictroides y el AG en Arabidopsis thaliana; Fig 1.;  Galimba et al., 2012). En animales hay genes homeóticos encargados de la diferenciación celular durante el desarrollo del eje anteroposterior (Drewell et al., 2014). Actualmente se considera que el término puede aplicarse también a nivel celular, incluyendo los cambios de función de células neuronales en mutantes para determinados genes, lo cual se ha observado en ratones (Arlotta et al., 2015).

Figura 1.  A) Flor de T. thalictroides con el fenotipo silvestre mostrando estambres (st), carpelos (ca) y sépalos petaloides (se). B) Flor con silenciamiento del ThTAG1 mostrando únicamente sépalos petaloides y en un número superior a lo normal.

Mi estancia en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC)

¡Hola a todos! Después de muchos meses de ajetreo en los que no he tenido demasiado tiempo para publicar entradas hoy tenía muchísimas ganas de escribir esta y así empezar a darle caña al blog de nuevo, ya que durante un tiempo voy a tener bastante tiempo libre. Para los que no lo sepáis, hoy terminaba mi estancia en el CNB con una beca JAE de introducción a la investigación de 2 meses de duración. Concretamente he estado trabajando en el departamento de biotecnología molecular de plantas, con el grupo que se dedica a inmunología vegetal. En esta entrada solo quería comentaros un poquito lo que he hecho y mis impresiones, se que no se parece al resto de entradas que he subido hasta ahora pero espero que os guste.

A la hora de pedir esta beca se te ofrecen una serie de opciones de las cuales puedes escoger 2, luego ellos deciden en cual te quedas si te escogen, y como no, pedí una beca que tenía que ver con plantas. La verdad es que la escogí sin saber muy bien donde me metía porque de inmunología vegetal no tenía ni idea ya que no se sabe en la universidad, o al menos no en la mía. Nunca se me había ocurrido pensar sobre el sistema inmune de las plantas y quizás por eso me llamó la atención.

El trabajo consiste al menos en mi caso totalmente en trabajo de laboratorio. Por lo que he visto los laboratorios son casi clónicos, todos con poyatas y mesa de despacho para cada uno, así que por esa parte el centro está muy bien. En relación al trabajo también está bastante bien y a mi que no tengo formación en trabajo de laboratorio me ha venido de perlas.

El proyecto de investigación en el que he participado tiene como objetivo el conocimiento del papel de las oxilipinas en la inmunidad vegetal, siendo éstas moléculas lipídos que participan  en la activación de los mecanismos de defensa de las plantas frente a la infección de patógenos.  Aquí se utilizan mutantes del ecotipo Columbia-0 de Arabidopsis thaliana (planta modelo donde las haya). Los más importantes son los mutantes noxy, aislados con anterioridad en el laboratorio mediante la exposición de plantas al agente mutagénico EMS y que se caracterizan por su insensibilidad a las oxilipinas. Por otro lado se emplean mutantes para los genes de interés que se obtienen de bancos de mutantes de la especie objeto de estudio.

En primer lugar se mapea la mutación, es decir, se averigua en qué posición se encuentra en el genoma de la planta. Teniendo en cuenta que se trata de un organismo modelo, existe información disponible sobre las rutas metabólicas relacionadas con estos genes. La posterior exposición de mutantes de diferentes variedades a patógenos tanto de carácter bacteriano (utilizando cepas de Pseudomonas syringae, un patógeno vegetal frecuente) como fúngico (mediante el uso de hongos del género Alternaria) y la comparación de la respuesta tanto entre ellos como con el ecotipo silvestre, Estas infecciones se están realizando también sobre otros tipos de mutantes relacionados con proteínas reguladoras de la traducción y con proteínas ribosomales (podría hablar más de éstos pero no quiero que la entrada sea interminable),

Aquí tenéis algunas de mis plantitas para semillas en el invernadero
 (por si alguno tiene curiosidad el 315 es el laboratorio en el que he estado trabajando).

Mi trabajo en el proyecto se ha centrado sobre todo en genotipar mutantes de los que recibimos mezclas de homocigotos y heterocigotos para el gen que nos interesa. Para infectar estas plantas y conocer como les afecta la mutación necesitamos utilizar  homocigotos (a no ser que la mutación sea letal y no permita la supervivencia en homocigosis) por ello se genotipan.Los mutantes que utilizamos tienen una inserción de ADN transferente en el gen que nos interesa en una de sus copias o en ambas. Este ADN incluye también genes de resistencia a un determinado antibiótico, por ello el primer paso es plantar semillas en medio de cultivo con el antibiótico para el que los homocigotos presentan resistencia y escoger a los individuos que mejor resistieron al cabo de dos semanas. Estos se pasan a tierra y cuando alcanzan el tamaño adecuado se toman muestras y se siguen dejando crecer. Se extrae el ADN y se amplifica por PCR. Por un lado se utilizan cebadores para amplificar el ADN endógeno presente en las plantas silvestres, y por otros cebadores que nos permitan reconocer la presencia del ADN transferente. Tras correr las muestras en una electroforesis con gel de agarosa se observan los resultados con un equipo específico para análisis de documentación de geles  que nos permite ver los resultados en el ordenador (para que veais mis conocimientos previos, yo esto ni sabía que existía, conocía el cuarto oscuro de toda la vida),

He aquí algunas placas con plantas creciendo en la cámara de cultivo in vitro.
(No son todas mías jaja).

Después se cogerán semillas de las plantas que expresen el ADN transferente y no el endógeno cuando éstas alcancen el tamaño adecuado y se plantarán. Cuando esta generación tiene el tamaño suficiente se realiza la infección utilizando plantas del ecotipo Columbia como control. Como podéis ver el ciclo completo lleva su tiempo aunque Arabidopsis crezca bastante rápido, por eso he participado en distintos pasos con distintas plantas.Para que os hagáis una idea en todo lo que llevo solo he podido hacer completo un ciclo con unas semillas que pase a tierra el primer día y que infectamos cuando llevaba yo en el centro mes y medio.

También he participado en otras actividades, como la realización de extracciones de proteínas y western blot o inmunoblots con el objetivo de conocer cuáles son las proteínas presentes en muestras de mutantes de factores de transcripción, detectar formas fosforiladas y sin fosforilar y poder interpretar mejor a posteriori el porqué de su respuesta a infecciones. También he realizado la selección de nuevos mutantes noxy. En concreto, el método de selección de mutantes empleado ha sido la siembra de semillas en medio de cultivo inclinado, lo que permite diferenciar los individuos homocigotos por su peculiar patrón de ondulación de la raíz en comparación con las variedades silvestres. No me quiero meter mucho en el tema de los factores de transcripción que usamos ni en el tema de siembra en placas por no extenderme demasiado pero quiero que tengáis una visión completa.

Mi conclusión es que ha estado muy bien y encima la gente ha sido majísima conmigo, casi lloro hoy al despedirme jajaja La cosa es que si os gustan las plantas y la genética este es vuestro sitio. Si queréis hacer prácticas externas, TFG, TFM o tesis sólo tendríais que contactar con la jefa de este grupo de investigación y probar suerte no perdéis nada con intentarlo. Sobre todo si vais de prácticas no os preocupéis por no tener conocimientos, conmigo de verdad que sobre todo al principio han tenido una paciencia infinita. Espero que os haya gustado la entrada, espero que no se os haya hecho muy pesada para cualquier cosa que queráis decirme podéis ver el apartado de contacto. Intentaré publicar pronto una entrada como las de siempre, ya sabéis que se aceptan sugerencias.

¿Por qué es importante la lactasa? La base molecular de la intolerancia a la lactosa

¡Hola a todos! Después de varios meses sin publicar se me ha ocurrido cambiar un poco de tercio y meterme en un tema un poco más molecular, pero que esteis metidos en el campo de la biología o no seguro que os interesa a muchos. Hoy quiero hablaros un poco de la intolerancia a la lactosa, inspirada por mi amiga intolerantealos20. En concreto quiero explicaros como se encarga el cuerpo de procesar la lactosas y cual es el problema que tienen los intolerantes a nivel molecular. Esta entrada tendrá poca bibliografía, ya que me basaré principalmente en algún libro de biología general y en mi memorial. Para cualquier duda sobre el tema o para que os pase bibliografía del asunto ya sabéis, podéis contactar conmigo por cualquiera de los medios que aparecen en la sección contacto.

Lo primero que hay que saber es ¿Qué es la lactosa? Pues se trata de un disacárido, de un tipo de azúcar formado a su vez por dos tipos de moléculas, la glucosa (que aparece en solitario en las frutas) y la galactosa (Fig. 1). Este tipo de azúcares no pueden ser digeridos directamente por el organismo, el cual debe separarlos en los azúcares de menor tamaño que los forman para poder aprovechar la energía que aportan. En este proceso es imprescindible una enzima (las enzimas son moléculas de tipo proteico que participan en las reacciones metabólicas) que se encarga de "cortar" la molécula y que es el problema principal de los intolerantes: la lactasa o LPH (lactosa-phlorizin-hidrolasa) (Labayen & Martínez, 2003).

Figura 1. Hidrólisis de la lactosa. La lactosa actúa como sustrato para la enzima,
que permite dar lugar a los azúcares lactosa galactosa

Esta enzima normalmente se encuentra en el intestino delgado, donde actúa sobre la lactosa dando lugar a los monosacáridos mencionados anteriormente bajo un pH de valor 8, muy básico. Normalmente cuando el proceso funciona bien las moléculas simples resultado de la digestión de estos azúcares se absorben a través de las microvellosidades situadas en las membranas del intestino delgado (Curtis et al., 2009). Explicándolo de manera simple, si no hay suficiente lactasa la probabilidad de que la enzima y el sustrato (lactosa) entren en contacto es baja, y con ello disminuyen las probabilidades de que se produzca una correcta digestión de la molécula de partida.

La lactasa es una enzima que en la mayoría de los mamíferos se produce únicamente cuando son crías, debido a que la leche es un alimento destinado solo a los primeros periodos de vida, y se ha demostrado que la expresión de los genes que dan lugar a esta enzima se ve aumentada durante el periodo de amamantamiento y después disminuye. (Suzuki et al., 2014).  El gen implicado en la producción de lactasa, llamado LCT comúnmente, se encuentra ubicado en el cromosoma 2 (Bulhões et al, 2007). Sin embargo en este proceso en realidad hay distintos factores implicados, recientemente se ha descubierto que la expresión de dos factores transcripcionales (llamados CDX-2 y HNF-1a; los factores de trascripción en general son un conjunto de proteínas que regulan la transcripción del ADN) en las células madre no diferenciadas del intestino durante el periodo de lactancia induce la expresión de los genes que permiten producir la enzima, y que la expresión de estos factores se ve incrementada a su vez por las hormonas tiroideas y glucocorticoides (Kuranuki et al., 2007, Suzuki et al., 2014).

Por otro lado también existen casos de intolerancia a la lactosa congénita, aunque estos son más raros, en los que esta molécula no puede hidrolizarse ni siquiera en la infancia. Se ha descubierto que en este caso la alteración se debe a mutaciones en la porción del genoma que codifica para la lactasa (Kuokkanen et al., 2006) y esta condición debería tenerse en cuenta como una de las causas de diarrea severa en recién nacidos (Frazeli et al., 2015).

De momento esto es todo lo que quería contaros, espero que os haya interesado y/o que lo hayais entendido bien. Me hubiera gustado contaros también un poquito de donde es más común, como surgió el consumo de leche en comunidades humanas, etc. pero no quería meteros una biblia. Si a alguien le interesa puede ser una próxima entrada.