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Un Laboratorio crea el Primer Reloj Genético

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El hombre siempre ha tenido la necesidad de medir el paso del tiempo, quizás como una gran duda existencial o quizás porque sus propios genes se lo pedían. Y es que nadie es ajeno a los cambios que se producen en su organismo en función del tiempo, el ciclo circadiano es una realidad que nos mueve desde dentro.

Muchos son los científicos que se han preocupado en investigar cuáles son los mecanismos genéticos que hacen que nuestro cuerpo siga las agujas del reloj, y de entre la información obtenida, un grupo suizo se ha atrevido a utilizar lo conocido para generar el primer reloj genético. La biología sintética es así, obtiene información de cómo los organismos hacen determinadas cosas, para crearlas desde cero.

Y es que si siempre se ha dicho que sólo cuando se entiende un concepto se es capaz de explicarlo, sólo cuando se conocen las leyes que dominan un proceso se es capaz de diseñarlo desde cero.

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Imagen Extraída de http://www.qualifis.com.br

Se ha empezado por algo sencillo, por un oscilador, el mismo mecanismo que controla nuestros ciclos de vigilia/sueño. El oscilador consiste en un conjunto de genes que se regula cíclicamente una vez introducido en un organismo. Se había conseguido diseñar un «circuito génico» para hacer osciladores en bacterias, pero nunca uno que funcionara en una red tan compleja como una célula de mamífero.

El grupo de Martin Fussenegger del Swiss Federal Institute of Technology en Basel, Suiza, ha conseguido un oscilador que produce la proteína verde fluorescente de forma intermitente en células de ovario de Hámster y mantiene los ciclos del oscilador por más de 20 horas.

La  construcción cuenta con 3 genes, tTA, PIT y GFP (gen de la proteína verde fluorescente). Se empieza produciendo la proteína tTA que hace dos cosas, activa el gen de la GFP y el de la PIT; se produce fluorescencia. Una vez se produce PIT, dicha proteína inhibe al gen de la tTA hasta que no queda nada de dicha proteína. Sin tTA no hay producción de PIT por lo que llega un momento en el que tampoco hay PIT. En dicho momento el gen tTa dejará de estar inhibido y volverá a producir tTA que activará a PIT y GFP produciéndose fluorescencia de nuevo. (leérselo de nuevo, que es durito a la primera)

Así tenemos, desde fuera, fluorescencia intermitente, a un ritmo determinado por la distinta cantidad en el tiempo de las proteínas tTA y PIT.

Pero podemos alterar la oscilación. Si añadimos varios de estos circuitos juntos haremos más frecuente la oscilación, veremos más pulsos de fluorescencia en el mismo tiempo, si disminuímos la cantidad, lo enlenteceremos.

Obviamente el objetivo de regular una proteína como la proteína verde fluorescente no es otro sino poder seguir el proceso, y verificar que la teoría era cierta, que el oscilador funciona.

Cambiemos ahora el gen de la luciferasa y pongamos el de la insulina. Y fijemos el oscilador cada 6 horas. Cada 6 horas tendremos producción de insulina en nuestro organismo. Las aplicaciones terapéuticas para diabéticos no tendrían precio.

Ese es el futuro de los relojes genéticos, entenderlos y manipularlos para conseguir producir o liberar fármacos o proteínas terapéuticas. No interesa tener un cachivache que se mueva con el tiempo, sino un distribuidor de agentes terapéuticos regulado temporalmente.

Y aunque estamos aún lejos de poderlos usar, esta semana, el grupo de Fussenegger ha dado un buen empujón hacia el futuro de los relojes genéticos y con ello ha sumado un importante logro al interesante mundo de la biología sintética.

Sobre el autor

Lucas Sánchez

comentarios

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  • No, si ya verás: al final acabaremos jugando con nucleótidos como si fuesen piezas de Lego. Cada vez está más cerca el día en el que juntemos todas las piezas y podamos hacer una célula desde cero. Y ese día le habremos arrebatado a la religión el último reducto que le queda: el «misterio» del origen de la vida.

  • Muy interesante este tema. Me dejó maravillado cuando una profesora mía que investiga sobre el tema nos explicó cosas sobre cronobiología. Aquí voy a hacer un poco de publicidad de mi facultad (la de Biología de Murcia, en la que también estamos los de Ciencias Ambientales) ya que tiene un laboratorio de cronobiología.
    http://www.um.es/cronobio/

    Por cierto, creo que es la primera vez que comento en tu blog, pero soy un lector habitual. Felicidades por el blog y por tu labor en la vacuna contra el VIH.

  • @EC-JPR: Si razón no te falta, ahora que aún queda un poquito, yo conozco a un par de científicos que están ya diseñando rutas metabólicas enteras para bacterias, para que pueden por ejemplo alimentarse de petróleo y servir para bioremediación.

    @Jorge: Otro lector que se anima a comentar, así me gusta ¡¡ Como siempre digo, bienvenido a la parroquia.
    Muchas Gracias por los links ¡¡ Ya les echaremos un vistazo ¡¡

    @Network….: Muchas gracias ¡¡ Ahora nuevo nuevo Sonicando no es, que casi hace ya su primer añito¡¡ Espero que sigas visitándonos y que te siga sorprendiendo ¡¡

  • una cosita, el gen PIT qué es exactamente lo que hace? Has comentado algo de los ciclos sueño-vigilia, está implicado en esto?

    Hablando de todo este tema de la biología sintética y de sistemas, me he acordado de una interesante entrevista que hizo El País hace unas semanas a Luis Serrano, un científico del CRG de Barcelona (Centre de Regulaciò Genómica). Está diseñando lo que los periodistas han llamado «Píldora viva», que consiste en la introducción en el organismo de una bacteria que producirá una proteína que esté defectuosa en dicho organismo.

    Aquí la entrevista: http://www.elpais.com/articulo/portada/modifica/genoma/humano/creara/nueva/especie/elpepusoceps/20090111elpepspor_6/Tes

    La página web del CRG, aunque ahora mismo no puedo entrar no sé muy bien porqué, es: http://www.crg.es

  • Maduixa te contesto detalladamente a la vuelta que tengo que salir pitando de viaje¡¡

    Gracias por los links, seguro que de ahí saco otro articulillo…

  • Maduixa me ha leído la mente xD Ayer por la noche ya iba a preguntarlo, que no me quedó muy clara la relación con los ciclos circadianos.
    Y PIT sólo es para modular la síntesis de las otras no?

    A ver si tira palante la cosa!

  • Hola otra vez!! Me parece increible que con el nivel que has alcanzado aún consigas superarte a ti mismo.
    Lo que a mí me fascina de la biología es cómo por azar+fuerzas químicas+fuerzas eléctricas se ha llegado a esta gran complejidad que no somos capaces de entender… porque por mucho que hayamos avanzado no llegamos ni al principio. Por ejemplo, en esto de los relojes se ha avanzado mucho, pero estos relojes que se han sacado son eso «relojes» independientes de lo que pase en su alrededor, mientras que por ejemplo los ritmos circadianos de secreción de muchas hormonas son dependientes del medio. Cuándo viajamos y cambiamos de franja horaria nuestro ritmo circadiano cambia, y en cuánto nuestro cuerpo se acostumbra volvemos a segregar esas hormonas por la noche… en fin, igual algún día conseguiremos algo así…

  • Hola de nuevo a todos, ya volví…

    @Maduixa: El gen PIT no tiene nada que ver con ningún mecanismo celular conocido. Si fuera así los osciladores que introdujéramos podrían alterar los ciclos propios y sería peligroso.
    Toda la construcción génica utilizada en el oscilador es nueva para la célula. Y PIT es un represor de tTA.

    @Makö: Creo que contestando a Maduiza te contesto también, no? 😉

    @Myriam: Hombre ¡¡ Cuanto tiempo sin veros ¡¡ Ya he visto tu vuelta al blog ¡¡ Y muchas gracias por sacarme los colores 😀 .Comparto tus fascinaciones…

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Lucas Sánchez (1983)

Nací en Valencia y estudié Bioquímica en la Universidad Autónoma de Madrid. Investigué durante casi 10 años en el Centro Nacional de Biotecnología en el diseño de vacunas para enfermedades prevalentes en el tercer mundo. Durante todos aquellos años tonteé todo lo que pude con el periodismo y la divulgación científica, escribiendo para Público, Materia, Naukas y más recientemente para El País y Radio Nacional de España. Finalmente decidí montar mi propia agencia de comunicación científica: Scienseed.

Fuera del ámbito científico fui guitarrista de los Leftover Lights, banda con la que edité dos discos de estudio “Turning the lights on” (2012) y “Universe” (2014). He escrito una novela que se llama “Impostores” (2012) y, desde entonces, siempre está a puntito de salir la segunda.