{"id":23537,"date":"2021-07-07T08:54:28","date_gmt":"2021-07-07T14:54:28","guid":{"rendered":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=23537"},"modified":"2021-07-07T08:54:51","modified_gmt":"2021-07-07T14:54:51","slug":"los-circuitos-de-biologia-sintetica-pueden-responder-en-segundos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/ciencia\/los-circuitos-de-biologia-sintetica-pueden-responder-en-segundos\/","title":{"rendered":"Los circuitos de biolog\u00eda sint\u00e9tica pueden responder en segundos"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">La biolog\u00eda sint\u00e9tica ofrece una forma de dise\u00f1ar c\u00e9lulas para que realicen funciones novedosas, como brillar con luz fluorescente cuando detectan una determinada sustancia qu\u00edmica.\u00a0Por lo general, esto se hace alterando las c\u00e9lulas para que expresen genes que pueden ser activados por una determinada entrada.<!--more--><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Sin embargo, a menudo hay un largo lapso de tiempo entre un evento como la detecci\u00f3n de una mol\u00e9cula y la salida resultante, debido al tiempo requerido para que las c\u00e9lulas transcriban y traduzcan los genes necesarios.\u00a0Los bi\u00f3logos sint\u00e9ticos del MIT han desarrollado ahora un enfoque alternativo para dise\u00f1ar dichos circuitos, que se basa exclusivamente en interacciones prote\u00edna-prote\u00edna r\u00e1pidas y reversibles.\u00a0Esto significa que no hay que esperar a que los genes se transcriban o traduzcan en prote\u00ednas, por lo que los circuitos se pueden activar mucho m\u00e1s r\u00e1pido, en segundos.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">\u201cAhora tenemos una metodolog\u00eda para dise\u00f1ar interacciones de prote\u00ednas que ocurren en una escala de tiempo muy r\u00e1pida, que nadie ha podido desarrollar de manera sistem\u00e1tica.\u00a0Estamos llegando al punto de poder dise\u00f1ar cualquier funci\u00f3n en escalas de tiempo de unos pocos segundos o menos \u201d, dice Deepak Mishra, investigador asociado en el Departamento de Ingenier\u00eda Biol\u00f3gica del MIT y autor principal del nuevo estudio.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Este tipo de circuito podr\u00eda ser \u00fatil para crear sensores ambientales o diagn\u00f3sticos que podr\u00edan revelar estados de enfermedad o eventos inminentes como un ataque card\u00edaco, dicen los investigadores.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Ron Weiss, profesor de ingenier\u00eda biol\u00f3gica y de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica e inform\u00e1tica, es el autor principal del estudio, que aparece hoy en\u00a0<em>Science<\/em>\u00a0.\u00a0Otros autores incluyen a Tristan Bepler, un ex postdoctorado del MIT;\u00a0Bonnie Berger, profesora de matem\u00e1ticas de Simons y jefa del grupo de Computaci\u00f3n y Biolog\u00eda en el Laboratorio de Ciencias de la Computaci\u00f3n e Inteligencia Artificial del MIT;\u00a0Brian Teague, profesor asistente de la Universidad de Wisconsin;\u00a0y Jim Broach, presidente del Departamento de Bioqu\u00edmica y Biolog\u00eda Molecular del Penn State Hershey Medical Center.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\"><strong>Interacciones de prote\u00ednas<\/strong><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Dentro de las c\u00e9lulas vivas, las interacciones prote\u00edna-prote\u00edna son pasos esenciales en muchas v\u00edas de se\u00f1alizaci\u00f3n, incluidas las involucradas en la activaci\u00f3n de las c\u00e9lulas inmunes y las respuestas a hormonas u otras se\u00f1ales.\u00a0Muchas de estas interacciones involucran a una prote\u00edna que activa o desactiva a otra al agregar o eliminar grupos qu\u00edmicos llamados fosfatos.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">En este estudio, los investigadores utilizaron c\u00e9lulas de levadura para albergar su circuito y crearon una red de 14 prote\u00ednas de especies que incluyen levaduras, bacterias, plantas y humanos.\u00a0Los investigadores modificaron estas prote\u00ednas para que pudieran regularse entre s\u00ed en la red para producir una se\u00f1al en respuesta a un evento en particular.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Su red, el primer circuito sint\u00e9tico que consta \u00fanicamente de interacciones prote\u00edna-prote\u00edna de fosforilaci\u00f3n \/ desfosforilaci\u00f3n, est\u00e1 dise\u00f1ado como un interruptor de palanca, un circuito que puede cambiar r\u00e1pida y reversiblemente entre dos estados estables, lo que le permite &#8220;recordar&#8221; un evento espec\u00edfico como exposici\u00f3n a una determinada sustancia qu\u00edmica.\u00a0En este caso, el objetivo es el sorbitol, un alcohol de az\u00facar que se encuentra en muchas frutas.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Una vez que se detecta el sorbitol, la c\u00e9lula almacena un recuerdo de la exposici\u00f3n, en forma de una prote\u00edna fluorescente localizada en el n\u00facleo.\u00a0Esta memoria tambi\u00e9n se transmite a las futuras generaciones de c\u00e9lulas.\u00a0El circuito tambi\u00e9n se puede restablecer exponi\u00e9ndolo a una mol\u00e9cula diferente, en este caso, una sustancia qu\u00edmica llamada isopentenil adenina.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Estas redes tambi\u00e9n se pueden programar para realizar otras funciones en respuesta a una entrada.\u00a0Para demostrar esto, los investigadores tambi\u00e9n dise\u00f1aron un circuito que apaga la capacidad de las c\u00e9lulas para dividirse despu\u00e9s de que se detecta el sorbitol.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Mediante el uso de grandes conjuntos de estas c\u00e9lulas, los investigadores pueden crear sensores ultrasensibles que responden a concentraciones de la mol\u00e9cula objetivo tan bajas como partes por mil millones.\u00a0Y debido a las r\u00e1pidas interacciones prote\u00edna-prote\u00edna, la se\u00f1al se puede activar en tan solo un segundo.\u00a0Con los circuitos sint\u00e9ticos tradicionales, podr\u00eda llevar horas o incluso d\u00edas ver la salida.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">\u201cEse cambio a velocidades extremadamente r\u00e1pidas ser\u00e1 realmente importante para avanzar en biolog\u00eda sint\u00e9tica y expandir el tipo de aplicaciones que son posibles\u201d, dice Weiss.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\"><strong>Redes complicadas<\/strong><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">La red de alternancia que los investigadores dise\u00f1aron en este estudio es m\u00e1s grande y m\u00e1s compleja que la mayor\u00eda de los circuitos sint\u00e9ticos que se han dise\u00f1ado previamente.\u00a0Una vez que lo construyeron, los investigadores se preguntaron si podr\u00edan existir redes similares en las c\u00e9lulas vivas.\u00a0Usando un modelo computacional que dise\u00f1aron, descubrieron seis redes de conmutaci\u00f3n complicadas y naturales en levadura que nunca antes se hab\u00edan visto.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">\u201cNo pensar\u00edamos en buscarlos porque no son intuitivos.\u00a0No son necesariamente \u00f3ptimos o elegantes, pero encontramos m\u00faltiples ejemplos de tales comportamientos de interruptores de palanca \u201d, dice Weiss.\u00a0&#8220;Este es un nuevo enfoque inspirado en la ingenier\u00eda para descubrir redes reguladoras en sistemas biol\u00f3gicos&#8221;.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Los investigadores ahora esperan usar sus circuitos basados \u200b\u200ben prote\u00ednas para desarrollar sensores que puedan usarse para detectar contaminantes ambientales.\u00a0Otra aplicaci\u00f3n potencial es la implementaci\u00f3n de redes de prote\u00ednas personalizadas dentro de c\u00e9lulas de mam\u00edferos que podr\u00edan actuar como sensores de diagn\u00f3stico dentro del cuerpo humano para detectar niveles anormales de hormonas o az\u00facar en sangre.\u00a0A largo plazo, Weiss prev\u00e9 el dise\u00f1o de circuitos que podr\u00edan programarse en c\u00e9lulas humanas para informar sobredosis de drogas o un ataque card\u00edaco inminente.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">\u201cPodr\u00eda tener una situaci\u00f3n en la que la celda transmita esa informaci\u00f3n a un dispositivo electr\u00f3nico que alertar\u00eda al paciente o al m\u00e9dico, y el dispositivo electr\u00f3nico tambi\u00e9n podr\u00eda tener dep\u00f3sitos de sustancias qu\u00edmicas que podr\u00edan contrarrestar una descarga en el sistema\u201d, dice.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">La investigaci\u00f3n fue financiada por el Siebel Scholars Award, una beca de investigaci\u00f3n energ\u00e9tica Eni-MIT, el programa de becas de investigaci\u00f3n para graduados de la National Science Foundation, el Instituto de Biotecnolog\u00edas Colaborativas a trav\u00e9s de la Oficina de Investigaci\u00f3n del Ej\u00e9rcito de EE. UU., Una subvenci\u00f3n SynBERC de la National Science Foundation y la Centro de Biolog\u00eda Sint\u00e9tica Integrada a trav\u00e9s de los Institutos Nacionales de Salud.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Fuente:\u00a0<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Synthetic biology circuits can respond within seconds. (2021, 1 julio). Recuperado 7 de julio de 2021, de https:\/\/news.mit.edu\/2021\/synthetic-biology-circuits-respond-within-seconds-0701<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La biolog\u00eda sint\u00e9tica ofrece una forma de dise\u00f1ar c\u00e9lulas para que realicen funciones novedosas, como brillar con luz fluorescente cuando detectan una determinada sustancia qu\u00edmica.\u00a0Por lo general, esto se hace alterando las c\u00e9lulas para que expresen genes que pueden ser activados por una determinada entrada.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":23538,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[66,56],"tags":[],"class_list":["post-23537","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-biotecnologia","category-ciencia"],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v26.7 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Los circuitos de biolog\u00eda sint\u00e9tica pueden responder en segundos - 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