{"id":26441,"date":"2022-02-28T10:20:51","date_gmt":"2022-02-28T16:20:51","guid":{"rendered":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=26441"},"modified":"2022-02-28T10:20:51","modified_gmt":"2022-02-28T16:20:51","slug":"la-replica-digital-mas-completa-de-una-celula-viva-crece-como-si-fuera-real","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/ciencia\/la-replica-digital-mas-completa-de-una-celula-viva-crece-como-si-fuera-real\/","title":{"rendered":"La r\u00e9plica digital m\u00e1s completa de una c\u00e9lula viva crece como si fuera real"},"content":{"rendered":"

Los cient\u00edficos han hecho durante mucho tiempo\u00a0simulaciones digitales del universo<\/a>\u00a0en las escalas m\u00e1s grandes.\u00a0Ahora est\u00e1n dirigiendo su atenci\u00f3n a sistemas m\u00e1s peque\u00f1os, aunque esos sistemas no son menos grandiosos.<\/span><\/p>\n

Las c\u00e9lulas de nuestro cuerpo son como sus propios universos de bolsillo: una mezcla vertiginosa de alquimia molecular que ha resultado demasiado compleja para digitalizar en detalle.\u00a0Pero gracias a los avances en biolog\u00eda sint\u00e9tica y computaci\u00f3n, un grupo de investigadores de la Universidad de Illinois, el Instituto J. Craig Venter y la Universidad Tecnol\u00f3gica de Dresden\u00a0dicen que han creado<\/a>\u00a0la r\u00e9plica digital m\u00e1s completa de una c\u00e9lula hasta el momento.<\/span><\/p>\n

La simulaci\u00f3n 3D incluye representaciones digitales de todo, desde ADN y genes hasta ARNm, f\u00e1bricas de prote\u00ednas y membranas lip\u00eddicas.\u00a0Una vez completada, los cient\u00edficos pusieron en marcha su c\u00e9lula simulada y la observaron crecer desde el nacimiento hasta su primera divisi\u00f3n.\u00a0Creen que simulaciones como esta ayudar\u00e1n a los cient\u00edficos a precisar mejor los principios fundamentales de la vida.<\/span><\/p>\n

C\u00e9lulas m\u00ednimas<\/strong><\/span><\/h3>\n

El trabajo se basa en avances previos en biolog\u00eda sint\u00e9tica.\u00a0En 2016, los cient\u00edficos anunciaron\u00a0que hab\u00edan creado una c\u00e9lula sint\u00e9tica<\/a>\u00a0despojando un genoma bacteriano de su esencia b\u00e1sica (solo 473 genes) y luego sintetizando este genoma m\u00ednimo y agreg\u00e1ndolo a una c\u00e9lula hu\u00e9sped vac\u00eda.\u00a0Aunque esta “c\u00e9lula m\u00ednima”, llamada JCV-syn3.0, no se encontraba en ning\u00fan otro lugar de la naturaleza, todav\u00eda pod\u00eda vivir, pero apenas.<\/span><\/p>\n

La creaci\u00f3n de las c\u00e9lulas m\u00e1s simples que existen ayuda a los cient\u00edficos a reducir la vida a sus requisitos m\u00e1s b\u00e1sicos; tambi\u00e9n lo convierte en un objetivo excelente para la simulaci\u00f3n digital.<\/span><\/p>\n

El equipo detr\u00e1s\u00a0del estudio reciente<\/a>\u00a0actualiz\u00f3 JCV-syn3.0 agregando algunos genes para hacerlo m\u00e1s robusto.\u00a0La nueva c\u00e9lula m\u00ednima, JCV-syn3A, tiene 493 genes.\u00a0Eso es m\u00e1s que su ancestro, pero todav\u00eda solo la mitad de los genes en Mycoplasmas mycoides, la bacteria que dio origen a su genoma, y\u00a0\u200b\u200buna octava parte de la cantidad de genes en la bacteria E. Coli<\/a>\u00a0.\u00a0A\u00fan as\u00ed, los investigadores dicen que las funciones de 94 de esos genes siguen siendo un misterio.<\/span><\/p>\n

La motivaci\u00f3n detr\u00e1s de las simulaciones de todo tipo es acelerar e inspirar la experimentaci\u00f3n f\u00edsica.\u00a0Al simular celdas en detalle, el equipo puede ejecutar m\u00e1s experimentos m\u00e1s r\u00e1pido y al mismo tiempo realizar un seguimiento de cada componente de la celda.\u00a0La esperanza es aprender la funci\u00f3n de esos 94 genes misteriosos y comprender mejor lo que hace que la vida funcione.<\/span><\/p>\n

Pero primero, necesita una simulaci\u00f3n de alta fidelidad que refleje la realidad.<\/span><\/p>\n

Los Sims<\/strong><\/span><\/h3>\n

Para hacer la celda digital, el equipo cort\u00f3 su celda m\u00ednima e imagin\u00f3 los cortes para ayudarlos a colocar los componentes clave de la celda en el espacio 3D.\u00a0Utilizaron un an\u00e1lisis de las prote\u00ednas internas de la c\u00e9lula y las que forman su membrana para determinar las proporciones correctas de cada una.\u00a0Todos los ingredientes en su lugar, se codificaron en caracter\u00edsticas f\u00edsicas y qu\u00edmicas, una hoja de ruta bioqu\u00edmica de interacciones, incluida la forma en que los diversos componentes se difunden a trav\u00e9s de la c\u00e9lula y la energ\u00eda utilizada a lo largo del ciclo de vida de la c\u00e9lula.<\/span><\/p>\n

La c\u00e9lula simulada modela el ADN, los l\u00edpidos, los amino\u00e1cidos, la transcripci\u00f3n y traducci\u00f3n de genes, las f\u00e1bricas de prote\u00ednas de la c\u00e9lula: miles de interacciones.\u00a0Es la simulaci\u00f3n m\u00e1s completa hasta el momento.<\/span><\/p>\n

Sin embargo, lo m\u00e1s importante fue probar la simulaci\u00f3n en acci\u00f3n y comparar los resultados con el comportamiento de las c\u00e9lulas reales en el laboratorio.\u00a0\u201cConstruimos un modelo de computadora basado en lo que sab\u00edamos sobre la celda m\u00ednima, y \u200b\u200bluego ejecutamos simulaciones\u201d, dijo el estudiante graduado de la Universidad de Illinois, Zane\u00a0Thornburg<\/a>\u00a0.\u00a0\u201cY revisamos para ver si nuestra celda simulada se comportaba como la real\u201d.<\/span><\/p>\n

Gran parte del comportamiento de la c\u00e9lula simulada se aline\u00f3 con las observaciones en el laboratorio, y ya est\u00e1 completando la comprensi\u00f3n del equipo sobre c\u00f3mo funciona la c\u00e9lula y haciendo predicciones sobre c\u00f3mo podr\u00edan desarrollarse los cambios en su genoma.<\/span><\/p>\n

La simulaci\u00f3n, por ejemplo, le dio al equipo informaci\u00f3n sobre c\u00f3mo la c\u00e9lula administra su energ\u00eda (gasta la mayor parte de su energ\u00eda transportando nutrientes clave a trav\u00e9s de su membrana) y cu\u00e1nto tiempo persisten las mol\u00e9culas de ARNm antes de descomponerse.\u00a0En un caso, el equipo modific\u00f3 el genoma de la c\u00e9lula digital, agregando dos genes no esenciales, y el modelo predijo que el cambio reducir\u00eda el tiempo entre las divisiones celulares en un 13 por ciento.\u00a0Despu\u00e9s de realizar el mismo experimento en c\u00e9lulas f\u00edsicas en el laboratorio, el equipo encontr\u00f3 que el tiempo entre divisiones disminuy\u00f3 en un 12 por ciento.\u00a0M\u00e1s experimentos como este est\u00e1n en progreso.<\/span><\/p>\n

La vida en Silico<\/strong><\/span><\/h3>\n

Si bien el trabajo es prometedor, el comportamiento de la c\u00e9lula simulada no siempre coincidi\u00f3 con el comportamiento de las c\u00e9lulas en el laboratorio.\u00a0Adem\u00e1s, la simulaci\u00f3n est\u00e1, hasta el momento, limitada a reacciones bioqu\u00edmicas.\u00a0Una versi\u00f3n futura podr\u00eda agregar f\u00edsica a la ecuaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

“Para comprender completamente la c\u00e9lula, necesitamos modelar todas las fuerzas e interacciones de cada \u00e1tomo o mol\u00e9cula de la c\u00e9lula”,\u00a0dijo a\u00a0Quanta<\/em><\/a>\u00a0John Glass, coautor del nuevo estudio y l\u00edder del grupo de biolog\u00eda sint\u00e9tica en el Instituto Venter. .<\/span><\/p>\n

A\u00fan as\u00ed, es emocionante tener un modelo tan completo para jugar.\u00a0El equipo\u00a0lo puso a disposici\u00f3n de otros investigadores en GitHub<\/a>\u00a0y ya est\u00e1 planeando mejoras.<\/span><\/p>\n

\u201cNuestro modelo abre una ventana al funcionamiento interno de la c\u00e9lula, mostr\u00e1ndonos c\u00f3mo todos los componentes interact\u00faan y cambian en respuesta a se\u00f1ales internas y externas\u201d,\u00a0dijo Zaida Luthey-Schulten<\/a>\u00a0, profesora de qu\u00edmica de la Universidad de Illinois y l\u00edder del estudio.\u00a0\u201cEste modelo, y otros modelos m\u00e1s sofisticados por venir, nos ayudar\u00e1n a comprender mejor los principios fundamentales de la vida\u201d.<\/span><\/p>\n

Cr\u00e9dito de la imagen:\u00a0Universidad de Illinois en Urbana-Champaign<\/a><\/em><\/span><\/p>\n

Fuente:<\/p>\n

Dorrier, J. (2022c, febrero 27). The Most Complete Digital Replica of a Living Cell Yet Grows Like the Real Thing<\/i>. Singularity Hub. Recuperado 28 de febrero de 2022, de https:\/\/singularityhub.com\/2022\/02\/27\/the-most-complete-digital-replica-of-a-living-cell-yet-works-like-the-real-thing\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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