En el cerebro humano adulto no nacen neuronas nuevas

Pasko Rakic es director del Departamento de Neurbiología y del Instituto Kavli de la Universidad de Yale. Es experto en el desarrollo del cerebro. Su carrera como investigador comenzó en 1962 con un trabajo que ha hecho historia. Demostró que las neuronas de la corteza cerebral, la parte más evolucionada de nuestro cerebro, se originan fuera de esa estructura y desde allí emprenden un «largo viaje» hasta su destino.

Publica asiduamente en revistas del prestigio de «Science» o «Nature» y su trabajo tiene un gran impacto, con casi de 45.000 citas. Entre sus muchos galardones destaca el Premio Kavli, el más prestigioso en Neurociencia. Rakic ha visitado Madrid invitado por la Cátedra UAM-Fundación Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno, que dirige la doctora Carmen Cavada. Durante su estancia ha recibido también el diploma del Instituto Cajal-CSIC.

-El eterno debate, genes o entorno, ¿qué influye más en el cerebro?

-Mucha gente me hace esa pregunta y yo les digo que los genes influyen el 100%. ¿Significa eso que el entorno en que crecemos no tiene importancia? No. También tiene una influencia del 100%. Tal vez la pregunta está mal planteada. Más bien habría que preguntarse quién actúa primero. Obviamente los genes, porque el entorno debe tener algo sobre lo que actuar, en este caso el cerebro, que se forma por la combinación de los genes de nuestros padres. Los genes nos dan las oportunidades y el entorno nos permite hacerlas realidad.

-Nacemos con muchas más neuronas y luego perdemos gran parte de ellas desde la infancia, ¿por qué?

-No lo sabemos, pero podemos intuirlo. En biología nada está preestablecido. Vivimos un mundo cambiante, con muchas cosas que asimilar. La evolución produce neuronas en exceso y luego las selecciona. Si algo es bueno queda fijado en las conexiones entre las neuronas, y si esas conexiones y neuronas no se usan se eliminan. El exceso de conexiones podría estar justificado porque en los primeros años tenemos toda la vida por delante para almacenar experiencias.

-Aunque se habla mucho de la neurogénesis, usted sostiene que tras el nacimiento no nacen más neuronas en la corteza cerebral humana...

-Todas las evidencias indican que no hay neuronas nuevas en la corteza cerebral humana, a diferencia de otras especies. Tal vez en el hipocampo, pero no en cantidad significativa. Pero esto no es necesariamente negativo. Es muy positivo. Es el precio que pagamos por tener una memoria estable. Las neuronas de la corteza cerebral que estamos utilizando ahora nacieron cuando estábamos en el útero materno. Tienen nuestra misma edad y han ido adquiriendo experiencia y aprendido con nosotros. Si las reemplazáramos perderíamos esa experiencia y los recuerdos que guardan.

-¿Cómo cuidarlas entonces?

-Igual que los músculos se debilitan si no se ejercitan, con las neuronas pasa igual. O las usas o las pierdes. Y por supuesto hay que evitar exponerse a factores dañinos, como drogas o alcohol.

-¿Y cuando esas sustancias se consumen durante el embarazo?

-Interfieren con la migración celular, el proceso por el que, antes del nacimiento, cada neurona se coloca en el lugar que corresponde en el momento adecuado. Esto determina su estructura, función y las conexiones con otras células. Sustancias como el alcohol o la cocaína afectan a este proceso de migración y por tanto al correcto funcionamiento del cerebro.

-¿Tiene futuro la terapia con células madre en el cerebro?

-Su uso terapéutico es complicado en cualquier órgano, pero en el cerebro mucho más. En el hígado, por ejemplo, se pueden sustituir unas células por otras nuevas y harán la misma función que las antiguas. En el cerebro esto no ocurre, porque la función y conexiones de cada célula dependen del lugar concreto que ocupa. Si reemplazamos las neuronas de una persona de 50 años por otras nuevas, como decía antes, tendría que volver a la escuela o la Universidad, incluso aprender a hablar y recuperar lo que adquirió en todos esos años. Por eso pienso que el uso de células madre en el cerebro es un reto mucho mayor que en otros órganos.

-Y las neuronas derivadas de la piel, ¿qué potencial tienen?

-Para investigación son muy útiles, porque se puede tomar células de la piel de una persona con esquizofrenia, por ejemplo, y de una persona normal, transformarlas en neuronas y exponerlas a diferentes influencias ambientales, toxinas, rayos X, etcétera, y ver qué ocurre y cómo responden. Pero como uso terapéutico, por las mismas razones que en el caso anterior, no estoy seguro de que funcionen.

Los niños pierden 100.000 sinapsis por segundo, señala Pasko Rakic. Y lo repite acompañándolo con un chasquido de dedos, «otras cien mil». Esas conexiones entre neuronas son fundamentales para adquirir nuevas habilidades de cualquier tipo. Por eso abundan en el cerebro joven, esperando una oportunidad. En la naturaleza prima la economía. O «las usas o las pierdes», resalta. Este es el motivo por el que los primeros años de vida son críticos para el aprendizaje. Y como aficionado al tenis lo ilustra con este ejemplo: «Ningún campeón de Wimbledon empezó a jugar a los 20 años. Todos empezaron en la niñez, entre los 6 y 10 años. Si se empieza más tarde será difícil estar entre los mejores».

Tomado de abc.es

Enzimas utilizadas en la industria alimenticia

Las enzimas se encuentran en todos los seres vivos y son piezas esenciales en su funcionamiento. Desde el punto de vista bioquímico son proteínas que actúan como aceleradores de las reacciones químicas, de síntesis y degradación de compuestos. Una de las características más sobresalientes de las enzimas es su elevada especificidad. Esto quiere decir que cada tipo de enzima se une a un único tipo de sustancia, el sustrato, sobre el que actúa.
Las enzimas tienen muchas aplicaciones en diversos tipos de industrias, entre las que se destaca la alimenticia. En algunos casos, como la obtención de yogur, o la producción de cerveza o de vino, el proceso de fermentación se debe a las enzimas presentes en los microorganismos que intervienen en el proceso de producción. Sin embargo, otros procesos de producción de alimentos, pueden realizarse mediante la acción de las enzimas aisladas, sin incluir a los microorganismos que las producen.
Desde hace unas décadas se dispone de enzimas relativamente puras extraídas industrialmente de bacterias y hongos, y algunas de ellas de las plantas y los animales y con una gran variedad de actividades para ser utilizadas en la elaboración de alimentos.
Actualmente, la ingeniería genética contribuye a la biosíntesis de enzimas recombinantes de gran pureza, que aportan mayor calidad al producto final, y optimizan los procesos de producción de alimentos. Los progresos que se están realizando actualmente en este área permiten augurar el desarrollo cada vez mayor del uso de enzimas en la industria alimenticia.

Algunos alimentos en los que se emplean enzimas
Gaseosas, conservas de frutas, repostería. Estos alimentos se endulzan con jarabes de glucosa y fructosa que antiguamente se obtenían por la ruptura del almidón de maíz al tratarlo con ácido. Actualmente esta práctica ha sido casi totalmente desplazada por la acción enzimática, que permite obtener un jarabe de glucosa de mayor calidad y a menor costo. Los enzimas utilizados son las alfa-amilasas y las amiloglucosidasas. La glucosa obtenida puede transformarse luego en fructosa, otro azúcar más dulce, utilizando la enzima glucosa-isomerasa.

Leche y derivados. Como se ha mencionado en ediciones anteriores de El Cuaderno, el cuajo del estómago de los rumiantes es un componente esencial en la elaboración de quesos ya que contiene dos enzimas digestivas (quimosina y pepsina), que aceleran la coagulación de la caseína, una de las proteínas de la leche. Otra enzima utilizada es la lactasa cuya función es degradar la lactosa, un azúcar compuesto por unidades de glucosa y de galactosa. Muchas personas sufren de trastornos intestinales al consumir leche ya que carecen de la lactasa y, en consecuencia, no pueden digerirla adecuadamente. Para superar esta dificultad, desde hace unos años se comercializa leche a la que se le ha añadido la enzima lactasa que degrada la lactosa. También es utilizada en la fabricación de dulce de leche, leche concentrada y helados al impedir que cristalice la lactosa durante el proceso.

Pan. En la industria panadera se utiliza la lipoxidasa, una enzima que actúa como blanqueador de la harina y contribuye a formar una masa más blanda, mejorando su comportamiento en el amasado. Generalmente se la añade como harina de soja o de otras leguminosas, que la contienen en abundancia.
También se utilizada la amilasa que degrada el almidón a azúcares más sencillos que pueden ser utilizados por las levadura en la fabricación del pan. También se emplean proteasas para romper la estructura del gluten y mejorar la plasticidad de la masa, principalmente en la fabricación de bizcochos.

Cerveza. Al igual que en la fabricación del pan el uso de amilasas que degradan el almidón, presentes en la malta, es fundamental en la fabricación de la cerveza. También se emplea la enzima papaína para fragmentar las proteínas presentes en la cerveza y evitar que ésta se enturbie durante el almacenamiento o la refrigeración.

Vinos. Uno de los problemas que se pueden presentar en la fabricación de vinos es la presencia del hongo Botrytis cinerea que produce beta-glucanos, un polímero de glucosa que pasa al vino y entorpece su clarificación y filtrado. Este problema se soluciona añadiendo enzimas con actividad beta-glucanasa que lo degradan. También se utilizan enzimas para mejorar el aroma, las cuales liberan los terpenos de la uva, dándole un mejor bouquet al vino.

Jugos concentrados. A veces la pulpa de las frutas  y restos de semillas hacen que los jugos concentrados sean turbios y demasiado viscosos, lo que ocasiona problemas en la extracción y la concentración. Este efecto se debe a la presencia de pectinas, que pueden degradarse por la acción de enzimas pectinasas presentes en el propio jugo o bien obtenidas y añadidas de fuentes externas.

Enzimas en la industria alimenticia
La siguiente tabla resume algunos ejemplos de enzimas que se emplean en diferentes procesos de la industria alimenticia:

Fuentes de obtención de enzimas
Las fuentes principales de producción de enzimas para empleo industrial son: 
1. Animales: La industria empacadora de carnes es la fuente principal de las enzimas derivada del páncreas, estómago e hígado de los animales, tales como la tripsina, lipasas y cuajos (quimosina y renina).
2. Vegetales: La industria de la malta de cebada es la fuente principal de enzimas de cereales.  Las enzimas proteolíticas (que degradan proteínas) tales como la papaína y la bromelina se obtienen de la papaya y del ananá, respectivamente.
3. Microbianas: principalmente se extraen de bacterias, hongos y levaduras que se desarrollan en la industria de la fermentación. 
La ventaja de la obtención de enzimas microbianas es que los microorganismos se reproducen a ritmo acelerado, son fáciles de manipular genéticamente, crecen en un amplio rango de condiciones ambientales y tienen una gran variedad de vías metabólicas, haciendo que las enzimas obtenidas sean más económicas.

Las enzimas recombinantes y la industria alimenticia
La ingeniería genética está realizando progresos importantes en la producción de enzimas recombinantes en microorganismos. Para garantizar la seguridad de su uso debe controlarse que los microorganismos de donde se extraen no sean patógenos, ni fabriquen compuestos tóxicos. Los ideales son aquellos que tienen una larga tradición de uso en los alimentos como las levaduras de la industria cervecera y los fermentos lácticos. Bacillus, Aspergillus y Sacharomyces son tres especies de microorganismos bien conocidas, su manipulación es segura, son de crecimiento rápido y producen grandes cantidades de enzimas, generalmente mediante fermentación. El medio de cultivo óptimo para estos microorganismos es igualmente bien conocido, lo que reduce los costos de experimentación. 
Cuando una enzima nueva es identificada en un microorganismo, el gen que codifica para la misma puede ser transferido a cualquiera de las especies anteriores. De esta manera se puede producir mayor cantidad de dicha enzima en el tanque de fermentación. El producto obtenido, la enzima recombinante, es de mayor pureza, lo cual contribuye a una mejor calidad del producto. 
Algunas enzimas recombinantes destinadas a la industria alimenticia son:

quimosina que sustituye a la natural obtenida del estómago de terneros, y que se obtiene a partir de los hongos Kluyveromyces lactis y Aspergillus niger transformados genéticamente con genes de vacuno.

α-amilasa obtenida a partir de Bacillus subtilis recombinante. Esta enzima licua el almidón y lo convierte en dextrina en la producción de jarabes. En la industria cervecera, favorece la retención de la humedad del producto y baja el contenido calórico del producto. Pectinasas producidas por Aspergillus oryzae transformada con el gen de A. aculeatus. Permiten la clarificación de jugos concentrados al degradar las pectinas provenientes de restos de semillas Glucosa oxidasa y catalasa obtenidas a partir de Aspergillus niger recombinantes. Estas enzimas se utilizan para eliminar azúcares de huevos y evitan que aparezcan olores anormales durante la deshidratación de los mismos Lipasa obtenida en Aspergillus oryzae recombinante se utilizan en la fabricación de concentrados de aceites de pescado Glucosa isomerasa proveniente de Streptomyces lividens al que se le ha inserto el gen de Actinoplanes. Permite obtener, a partir de glucosa, jarabes ricos en fructosa, con mayor poder endulzante β-glucanasa producida por levaduras cerveceras recombinantes, que facilitan la filtración del producto

Tomado de:  porquebiotecnologia.com.ar

Estructura de proteínas con modelos informáticos

Tomado de proteinas.org.es

Un diluvio de datos está saliendo de la investigación del genoma, incluyendo datos sobre la

Secuencia de las proteínas.

Para ayudar a mantener el ritmo de este flujo de conocimiento, científicos, informáticos, biofísicos y bioquímicos de todo el mundo han estado desarrollando tecnologías avanzadas para ayudar a obtener rápidamente y con precisión la estructura tridimensional de las proteínas a partir de estos datos.

Predecir la estructura de las proteínas para determinar sus funciones

En una competición que se le ha llamado "Juegos Olímpicos de predicción de estructura de proteínas", dos equipos de científicos de la Universidad de Missouri fueron clasificados entre los mejores del mundo.

Sus nuevos servidores de predicción de estructuras de proteínas, más rápidos y más exactos ayudarán a los científicos a determinar mejor las funciones de las proteínas en las células.

Las proteínas realizan muchas funciones en las células. Algunas proteínas hacen que el cabello sea fuerte y flexible, mientras que otras ayudan a digerir los alimentos contribuyen a casi todas las funciones necesarias para la vida.

La función de una proteína está determinada por su compacta forma tridimensional dictada por una secuencia única de aminoácidos codificados por el genoma. Si una proteína se deforma o desplaza, deja de funcionar correctamente. En los seres humanos, la acumulación de proteínas mal plegadas (misfolded) está vinculada a una serie de trastornos, incluyendo la enfermedad de Parkinson, el cáncer y la diabetes.

"Dada la importancia de la estructura de la proteína en todos los procesos biológicos, la capacidad de predecir con precisión la estructura de la proteína a partir de la secuencia de datos es uno de los problemas más difíciles de la biología de hoy", dijo Jianlin Cheng, profesor auxiliar de ciencias de la computación en la Facultad de Ingeniería de Universidad de Missouri.

Modelos de proteínas

También es un problema que puede resolverse con las simulaciones se ejecutan en los servidores informáticos. Ahora, los grupos de investigación de todo el mundo están en una carrera para ver quién puede desarrollar el mejor servidor.

La evaluación crítica de las técnicas de predicción de estructura de las proteínas una competición que se trata del diseño del modelo de proteínas por grupos de todo el mundo para ver cuál es el método más se aproxima a las estructuras de determinadas proteínas en el laboratorio. El objetivo es proporcionar una rigurosa prueba de precisión de cálculo de los actuales métodos de predicción de la estructura de la proteína.

Actualmente se están realizando investigaciones basándose en un juego de proteínas. Se trata de un juego online multijugador en el que los participantes hacen pruebas de plegado de proteínas que se utilizarán para descubrir nuevas funciones de las proteínas.