Nobel a las reparaciones.

Hace algunos meses a uno de mis profesores se le ocurrió preguntar en clase si alguno de sus alumnos de 3º de Bioquímica conocía quienes eran los galardonados con el premio Nobel de Química en el año 2015 o si por lo menos sabían el porque lo habían obtenido. Ninguno de los más de 50 alumnos que en ese momento estábamos en clase supimos contestar, algo que indigno al profesor.

Esta es una de las razones que me lleva a escribir mi post sobre este tema en concreto, el premio Nobel en química 2015, otorgado de forma conju
nta a Tomas Lindahl,  Aziz Sancar y Paul Modrich; considerados los padres de losmecanismos de reparación del DNA

 

Lindahl (1938) trabaja en el Instituto Francis Crick del Reino Unido, aunque es de origen sueco. Modrich (1946) realiza sus trabajos en la universidad americana de Duke. Por último Sancar (1946) turco de nacimiento, trabaja en la universidad de Carolina del Norte en EEUU.

El Dr. Lindahl descubrió que el ADN no es una molécula tan estable como se pensaba hasta entonces ya que sufre miles de modificaciones como resultado de radiaciones, cambios espontáneos o exposición a sustancias mutagénicas a lo largo del día por tanto los procesos de  reparación son de tal importancia. Pero la contribución por la que a Lindahl se le otorga el premio es el descubrimiento de la ruta de reparación de escisión de bases, BER por sus siglas en ingles (base excision repair), por el cual se subsanan errores producidos en el DNA durante los procesos biológicos como pueden ser la desaminación de citosinas, oxidación de guaninas o metilación de adeninas. Para evitar que todos estos errores produzcan la desintegración del ADN y la muerte del individuo aparecen una serie de enzima implicadas en la reparación de dichos fallos.

La primera enzima que interviene es la DNA glicosilasa 993bbdb56abe40e7a52e76529be9167b.pngque elimina el enlace base-azúcar, dejando un hueco en la secuencia de bases pero no en el esqueleto de azúcar-fosfato. Después la AP endonucleasa corta el ADN en el residuo sin base nitrogenada. Se sintetiza la zona dañada y la FEN1, una 5´-3´ exonucleasa elimina los nucleótidos sobrantes. Por último la DNA ligasa actúa cerrando el hueco donde previamente había aparecido la modificación.

Otra de las exonucleasas descubiertas por Lindahl por su implicación en este proceso es la TREX1 la cual elimina ADN de cadena simple con actividad 3´-5´. La falta de esta enzima está relacionada con la aparición de un tipo de lupus sistémico conocido como el síndrome de Aicardi-Goutieres.

En el caso de Aziz Sancar sus investigaciones se centran en la ruta de reparación por NER o reparación por escisión de nucleótido, la cual actúa por ejemplo sobre los daños por las radiaciones UV. Esta ruta reparadora8ad3e59e60aeb3be2bb088a8ca790f49 está formada por tres proteínas UvrA, UvrB y UvrC, cuya expresión está regulada por la aparición de daño en el DNA y la activación de la respuesta SOS, estas tres proteínas forman la conocida como ABC exonucleasa que actúa produciendo cortes en la secuencia en nucleótidos que se extienden en ambas direcciones. Además otras enzimas como la DNA helicasa II que mantiene la hélice desenrollada en el lugar del corte y es necesaria para la acción de la exonucleasa; la DNA pol. I actúa rellenando el hueco donde se encontraba el daño sobre la secuencia, por último la DNA ligasa se encarga de unir los extremos dejando el DNA en perfectas condiciones.

Fallos en este tipo de reparación produce el cáncer de piel por sensibilidad a la radiación UV procedente del sol, conocida como xeroderma pigmentosa; por lo que defectos en la vía NER están directamente relacionados con aparición de cáncer de piel.

Por ultimo Paul Modrich descubrió la ruta de reparación por fallos en el apareamiento de bases. Este sistema aparece posterior a la replicación del ADN y su función es corregir los errores de la DNA Pol. Se produce una discriminación entre las hebras, por metilación en nucleótidos de adenina de la hebra molde. Cuando se reconoce un error en el apareamiento de las bases nitrogenadas una serie de proteínas se unen al ADN y la hebra mal sintetizada se degrada desde el punto de metilación más cercano hasta el error por acción de una helicasa y una exonucleasa, para después volver a ser formada por DNA Pol III; esta vez de una forma correcta. Este sistema evita que aparezcan mutaciones en las secuencias.

El conocimiento de los sistemas de reparación del DNA nos permite conocer los mecanismos con los que las células se protegen de los daños en su material genético, siendo un gran avance no solo en el campo de la biología molecular, también para el tratamiento de enfermedades relacionadas con este tipo de mecanismos como puede ser el cáncer.

Cabe destacar que todas estas investigaciones se han realizado durante los últimos 35 años por lo que no contaban con la ayuda de técnicas informáticas modernas ni con aparatos como los que se pueden usar en algunas investigaciones sobre temas similares en la actualidad, lo que le da un mérito aún mayor si cabe.

Referencias:

Mi, S., Klungland, A., Yang, Y. Base-excision repair and beyond—A short summary attributed to scientific achievements of Tomas Lindahl, Nobel Prize Winner in Chemistry 2015. Sci China Life Sci, doi: 10.1007/s11427-015-4983-4

Orren, D.K. The Nobel Prize in Chemistry 2015: Exciting discoveries in DNA repair by Aziz Sancar. Sci China Life Sci. doi: 10.1007/s11427-015-4994-1

Joaquín Martínez Zapata

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La soja, mitos y verdades

Hoy en día hay una gran multiplicidad de productos lanzados al mercadosoya_(1) donde el marketing exalta sus propiedades como una  solución divina a graves enfermedades de nuestra sociedad: alimentos fortalecidos en minerales, con antioxidantes, enriquecidos con toda clase de  vitaminas… Sin embargo mucha de la información que realmente nos llega no es del todo cierta o no se nos cuenta toda la verdad.  Uno de los más sorprendentes es quizás el que más de moda se ha impuesto: la soja. Este fruto venerado por algunas personas se le aclama por propiedades  anticancerígenas, por disminuir el colesterol, apaliar los síntomas de la menopausia  e incluso prevenir  la osteoporosis. Pero una dieta donde esté muy presente no es recomendable para la salud  e incluso se la vincula con el estímulo de otras enfermedades. A continuación, discutirán algunos de sus supuestos efectos anunciados en la publicidad frente a los resultados de las líneas de investigación.

Para entender sus efectos hay que conocer su composición: destaca su contenido alto en proteínas de buena calidad, y contienen una fuente importante de hierro y magnesio pero destaca sobre todo la presencia de un flavonoide, la genisteína. Esta molécula es un fitoestrógeno capaz de unirse a los receptores de estrógeno como lo haría la hormona causando similares efectos. Este fenómeno realmente puede paliar algunos trastornos endocrinos como ocurre con la menopausia  donde se llega a beneficiar alguno de sus síntomas. Otra cosa es que actúe como anticancerígeno porque esto no es verdad del todo: si bien en consumidores los asiáticos, consumidores típicos de este producto tienen menor incidencia a ciertos tipos de cáncer como el del seno, del útero o de la próstata lo cierto es que tienen tasas mucho mayores que el resto en otros tipos de cáncer como el del esófago, estómago, páncreas, hígado y especialmente el de tiroides.

En un reciente estudio, se comprobó que en células stem este flavonoide era capaz de inhibir a la topoisomerasa II, una enzima clave en la transcripción del ADN. Al inhibirla, esta enzima se degrada y no se va a poder unir correctamente las hebras de ADN favoreciendo la translocación del cromosoma y con ello se dan las mutaciones que dan lugar al cáncer. Esto dio lugar que se le relacionase con la leucemia donde algunos casos se desarrollan por este mecanismo, pero también se  le asocia con el cáncer de páncreas o de hígado.

EsquemaacciongenisteinaPero sus efectos negativos no se queda solo en eso, desde hace poco se ha comprobado que la genisteína y la daidzeína, otra isoflavona presente en la soja, actúan como potentes inhibidores de la peroxidada tiroidea (TPO). Sin la enzima activa no se puede producir tiroxina, la hormona tiroidea activa ya que se necesita el yodo para su síntesis y con ello, a largo plazo se causa el hipotiroidismo.

Otro efecto llamativo tiene que ver con la fertilidad en los hombres, parece ser que hay indicios de que los fitoestrógenos, solo o en combinación con otros disruptores endocrinos, pueden alterar las hormonas reproductivas, la espermatogénesis y la fertilidad. Y no solo eso, la genisteína  puede causar acciones genotóxicas tanto a nivel de la espermatogénesis como a nivel anatómico el tracto genital masculino que se ve agravado sobre todo en niños pequeños que consumen soja o durante su embarazo sus madres consumían cantidades importantes.

Para terminar, pero no menos importante es aclarar su función en la osteoporosis: si bien se ha demostrado que no actúa tan bien como el risedronato (un medicamento para reducir el riesgo de fracturas) en la retención del calcio, sí que parece ser que actúa como un agente preventivo para mujeres postmenopáusicas si se consume en pocas cantidades como alimento integral de forma regular a largo plazo. Ahora  en comparación con la vitamina D, verdadera responsable de la fijación de calcio en el hueso, es un suplemento: eliminar de la dieta alimentos como la leche de vaca o derivados de lácteos por derivados de soja puede suponer un problema puesto que éstos apenas contienen calcio de forma natural (3mg frente a 124mg de la leche de vaca)  y de vitamina D (12mg/100g frente a 50mg/100g), por ello no se debería sustituirlos sino complementarlos; en la cultura asiática si la incidiencia es menor no se debe exclusivamente al consumo de soja sino porque su en su dieta está más presente el calcio y la vitamina D que en la occidental.

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Bibliografía

  •  “Cancer Rates and Risks”, Harras, Angela (ed.),National Institutes of Health, National Cancer Institute, 1996, 4th edition.

·          “Genistein induces topoisomerase IIbeta- and proteasome-mediated DNA sequence rearrangements: Implications in infant leukemia”. Azarova AM., Lin RK., Tsai YC., Liu LF., Lin CP., Lyu YL. Biochem Biophys Res Commun. 2010 Aug 13; 399(1):66-71

·         ”Goitrogenic and estrogenic activity of soy isoflavones” Doerge DR, Sheehan DM.  Environ Health Perspect. 2002 Jun; 110 Suppl 3:349-53.

·         “Soy, phyto-oestrogens and male reproductive function: a review.” Cederroth CR, Auger J, Zimmermann C, Eustache F, Nef S. Int J Androl. 2010 Apr; 33(2):304-16. doi: 10.1111/j.1365-2605.2009.01011.x. Epub 2009 Nov 16.

·         “Potential detrimental effects of a phytoestrogen-rich diet on male fertility in mice.” Cederroth CR, Zimmermann C,  Beny JL, Schaad O, Combepine C, Descombes P, Doerge DR, Pralong FP, Vassalli JD,   Nef S. Mol Cell Endocrinol. 2010 Jun 10;321(2):152-60. doi: 10.1016/j.mce.2010.02.011. Epub 2010 Feb 18.

·         “Impact of equol-producing capacity and soy-isoflavone profiles of supplements on bone calcium retention inpostmenopausal women: a randomized crossover trial”. Pawlowski JW, Martin BR, McCabe GP, McCabe L, Jackson GS, Peacock M, Barnes S, Weaver CM .Am J Clin Nutr. 2015 Sep; 102(3):695-703. doi:10.3945/ajcn.114.093906. Epub 2015 Aug 5.

·         “Soy foods: are they useful for optimal bone health?”Lanou AJ. Ther Adv Musculoskelet Dis. 2011 Dec; 3(6):293-300. doi: 10.1177/1759720X11417749.

Daniel Montero Morenete

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Los peligros del aluminio

No solemos preguntarnos de que estamos rodeados en el entorno doméstico. Nuestras preocupaciones se basan en temas relacionados con la electrónica (ondas electromagnéticas) y sustancias cancerígenas.

En nuestros hogares tenemos presentes materiales que aunque nos los venden como inofensivos, pueden ocasionar enfermedades tan graves como Alzheimer o cáncer. Uno de ellos es el aluminio que se encuentra frecuentemente en utensilios de cocina tales como ollas, envolturas para alimentos, medicamentos que actúan como antiácidos (como “Almax”) y bebidas antidiarréicas.

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El muy usado papel de aluminio

El aluminio no es un nutriente, tampoco está considerado como metal pesado, pero sí como metal de transición, altamente tóxico y perjudicial para la salud.

Para este artículo vamos a tener en cuenta dos formas en las que se puede encontrar el aluminio presente.

El aluminio tal y como lo conocemos siempre esta oxidado ya que este es altamente inestable en presencia de oxígeno. Al oxidarse, se produce óxido de aluminio, y se deposita en toda la parte exterior del aluminio, en una capa microscópica. La reacción que se produce es la siguiente:

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La otra forma, que es la más estable en condiciones normales, es el hidróxido alumínico. Es usado como un antiácido que se enlaza con el exceso de ácido en el estómago, por lo tanto reduciendo su acidez. También sirve para eliminar la sudoración. En personas con insuficiencia renal, es usado como quelante de fosfato para controlar los niveles de este en sangre.

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Es el tercer elemento más frecuente en la corteza terrestre, tanto, que los humanos de forma inconsciente consumimos de 3-10 mg de aluminio al día, según la Organización Mundial de la Salud.

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Ventana de aluminio

El hecho de que actualmente sea tan usado se debe a que posee una alta actividad, mientras que no se pierde cantidad significativa del metal. Además es más “resistente” a la oxidación que otros metales ya que cuando se produce el óxido de aluminio no se produce cambio de color como en otros metales, como el hierro. Por ello se usa en elementos que están continuamente expuestos a los fenómenos climatológicos, como en ventanas.

En el cuerpo humano tenemos una pequeña cantidad de aluminio circulante, sin embargo, una alta dosis puede ser muy peligrosa.

Este aluminio siempre esta combinado con otras sustancias, es muy difícil encontrarlo en estado nativo. Cuando entra en el organismo se asocia a sustancias esenciales de los alimentos tales como vitaminas, resultando estas alteradas y perdiendo su valor nutritivo.

La ingesta normalmente se produce cuando cocinamos en ollas fabricadas con este material. El metal que se desprende de las paredes del recipiente pasa a su forma de hidróxido de aliminio (las ollas se usan para hervir, y para hervir hace falta agua, por eso lo de que se forme hidróxido :D) que se une a los alimentos que estemos tratando de cocinar y que posteriormente se incorporaran a nuestro organismo.

El aluminio con los alimentos, produce una degradación en la formación de las placas amiloides, por ello sabemos que este se asocia a procesos neurofisiológicos que provocarían la enfermedad de Alzheimer

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Neuronas con acúmulos de aluminio

Se excreta por los riñones y de ahí a que una acumulación lleve a alteraciones hepáticas o renales. No se conoce forma de eliminarlo de nuestro cuerpo, pero sí que se han estudiado formas para evitar absorberlo o para intentar que este no se acumule en zonas problemáticas como seria en el cerebro. Se sabe que el calcio con el magnesio ayuda a enlazarse con el aluminio y así eliminarlo.

A continuación os adjunto un documental del “La noche temática” en el que se trata el tema del aluminio de forma mucho más exhaustiva.

Bibliografía

“EL ALUMINIO VENENO LENTO PERO SEGURO AL COCINAR”

-Zalles Asín, Jaime

“The age of aluminium”

-Exley C, Darbre P, Shaw C

Jorge Mateo Otón

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