Dos letras artificiales entran al alfabeto del ADN

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Todo ser vivo que habita este planeta —usted mismo, la bacteria de sus intestinos que le ayuda a hacer la digestión, todas las especies conocidas y por conocer y todas las que se han extinguido durante más de 3.000 millones de años— vivimos gracias al mismo alfabeto: el ADN.
Hasta hoy no ha habido un solo ser que variase la composición básica de ese alfabeto de la vida que tiene cuatro letras: G, C, T, A, iniciales de los cuatro compuestos bioquímicos que forman el ADN.

Éste contiene toda la información necesaria para fabricar un ser vivo, cualquier ser vivo. Pero ¿podría expandirse ese alfabeto, inventar nuevas letras con nuevas funciones y generar así nuevas formas de vida artificiales?

La respuesta es sí, y es lo que acaba de demostrar un equipo de investigadores de EE.UU. El objetivo final es crear formas de vida artificial cuyo ADN se escriba como se escribe el sistema operativo de un ordenador o un teléfono móvil. Esto podría permitir crear vida no natural, bacterias que fabriquen nuevos fármacos, que conviertan desechos en potentes combustibles, que elaboren nuevos compuestos químicos a muy bajo coste o que incluso aclaren numerosas incógnitas sobre el origen de la vida en la Tierra.

El último logro hacia ese objetivo ha sido crear el primer ser vivo con un alfabeto genético ampliado, que lleva dos letras artificiales. En un estudio anterior, los científicos del Instituto de Investigación Scripps (EE.UU.) crearon dos nuevas bases de ADN a las que han puesto los sobrenombres X e Y. Su composición química es similar a las cuatro existentes: guanina, citosina, timina y adenina (G, C, T, A), pero no igual. Aun así, fuera de un ser vivo, esas nuevas letras parecían poder sumarse al ADN normal. Ahora, en un nuevo estudio publicado en Nature, han demostrado que esas letras pueden introducirse en un organismo vivo, una bacteria, pasar desapercibidas para la maquinaria natural que combate cualquier daño en el ADN y ser asumidas sin problemas por la genética del microbio.

Es la primera demostración de que el alfabeto de la vida no está cerrado y puede ampliarse con letras nuevas, reescribirse más allá de los límites de la naturaleza. Hacerlo podría traernos un nivel de dominio superior sobre la naturaleza y las enfermedades, y avances en energía, combustibles, medicina o alimentación que ni siquiera podemos imaginar. El nuevo paso es una puerta de entrada a ese futuro y se suma al primer cromosoma sintético que se incorpora sin problemas a un organismo unicelular, anunciado hace tan sólo unas semanas.

El reloj biológico del ADN

fuente: http://www.elmundo.es/

 

Un estudio de la Universidad de California-Los Ángeles (UCLA), en Estados Unidos, revela un reloj biológico incrustado en nuestro genoma que puede arrojar luz sobre por qué nuestros cuerpos envejecen y cómo frenar el proceso. Publicados en la edición de este lunes de 'Genome Biology', los hallazgos podrían ofrecer información valiosa sobre el cáncer y la investigación con células madre.

Mientras que relojes anteriores se han relacionado con la saliva, las hormonas y los telómeros, la nueva investigación es la primera en identificar un reloj interno capaz de medir con precisión la edad de diversos órganos, tejidos y tipos de células.

Inesperadamente, el reloj señala que algunas partes de la anatomía, como el tejido de los senos de una mujer, envejecen más rápido que el resto del cuerpo.

"Para luchar contra el envejecimiento, en primer lugar hay una forma objetiva de medirlo. Localizar el conjunto de biomarcadores que mantienen la hora en todo el cuerpo ha sido un desafío de cuatro años", explicó Steve Horvath, profesor de Genética Humana en la Escuela de Medicina de UCLA y de Bioestadística en la Escuela de Salud Pública Fielding de UCLA.

"Mi meta en la detección de este reloj es ayudar a los científicos a mejorar su comprensión de qué acelera y ralentiza el proceso de envejecimiento humano", destacó.
Para crear el reloj, Horvath se centró en la metilación, un proceso natural que altera químicamente el ADN.
Este experto tamizó 121 conjuntos de datos previamente recogidos por los investigadores que han estudiado la metilación en los tejidos humanos sanos y cancerosos.

Recogiendo información de cerca de 8.000 muestras de 51 tipos de tejido y células de todo el cuerpo, trazó cómo la edad afecta a los niveles de metilación de ADN desde el prenacimiento a los 101 años.

Para identificar el reloj, se concentró en 353 marcadores que cambian con la edad y están presentes en todo el cuerpo. Horvath probó la eficacia del reloj mediante la comparación de la edad biológica de un tejido a su edad cronológica y, cuando el reloj resultó exacto en varias ocasiones, quedó muy contento pero también un poco aturdido.

"Es sorprendente que se pueda desarrollar un reloj que marca el tiempo con fiabilidad a través de la anatomía humana", admitió.

Si bien la mayoría de las edades de las muestras biológicas coincidieron con su edad cronológica, otras divergieron considerablemente. Por ejemplo, Horvath descubrió que las edades de tejido mamario de la mujer son más elevadas que las del resto de su cuerpo.

"El tejido mamario sano es de dos a tres años mayor que el resto del cuerpo de una mujer -cifró Horvath-. Si una mujer tiene cáncer de mama, el tejido sano cerca del tumor es de un promedio de 12 años más viejo que el del resto de su cuerpo". Los resultados podrían explicar por qué el cáncer de mama es el más común en las mujeres y también podría explicar por qué la edad es un factor de riesgo para muchos tipos de cáncer en ambos sexos .

ADN Como Disco Duro

fuente: http://elcomercio.pe

Si usted es de los que se preocupa por la posibilidad de que sus archivos se pierdan entre los constantes cambios tecnológicos, un equipo de científicos le ofrece una solución: almacenarlos en moléculas de ADN.

Los investigadores, del Instituto Europeo de Bioinformática (IEB), con sede en Inglaterra, demostraron que es posible guardar textos, imágenes y sonidos en “la molécula de la vida”.

Para probarlo, codificaron un artículo científico, una foto, sonetos de Shakespeare y extractos del discurso de Martin Luther King “Tengo un sueño” al lenguaje ADN.

La información después fue leída con un 100% de precisión.

En una publicación de la revista Nature, los autores del estudio afirmaron que es posible almacenar grandes volúmenes de datos en el ADN por miles y miles de años.

Aunque reconocen que los costos involucrados en la síntesis de la molécula en el laboratorio hacen que este tipo de almacenamiento de información sea “increíblemente caro” por el momento, argumentan que gracias a las nuevas tecnologías pronto será más asequible, e ideal para archivar documentos a largo plazo.

Un disco duro sin electricidad
“Una de las grandes ventajas de utilizar el ADN para almacenar información, es que no se necesita usar electricidad”, explicó uno de los miembros del equipo, el doctor Ewan Birney, del Instituto Europeo de Bioinformática (IEB) en Hinxton, cerca de Cambridge.

“Si se mantiene en un sitio fresco, seco y oscuro, el ADN puede conservarse por muchísimo tiempo. Lo sabemos porque almacenamos el ADN de mamuts lanudos en ese tipo de condiciones”, precisó.

El grupo señala que los documentos históricos y oficiales podrían beneficiarse del almacenamiento molecular.

Gran parte de esta información no se consulta diariamente, pero necesita conservarse. Una vez codificada en el ADN, se puede guardar de forma segura en una bóveda hasta que sea necesario.

Y a diferencia de otros medios de almacenamiento que se usan en la actualidad, como los discos duros externos y las cintas magnéticas, una biblioteca molecular no exige un mantenimiento constante.

Por otra parte, gracias a la universalidad de la molécula de la vida, probablemente nunca tenga que enfrentarse a problemas de compatibilidad con versiones anteriores, ni a que la tecnología de la época no permita leer la información archivada.

“Creemos que siempre existirá la tecnología necesaria para leer el ADN, siempre y cuando siga existiendo vida basada en el ADN en la Tierra”, le dijo el doctor Birney a la BBC.

Ésta no es la primera vez que el ADN se utiliza para codificar la misma información que almacenamos en nuestros ordenadores.

El año pasado, por ejemplo, un grupo de científicos estadounidenses publicó los resultados de un experimento muy parecido en la revista Science. En esa ocasión, los investigadores transcribieron todo un libro al lenguaje molecular.

El reciente estudio utiliza técnicas ligeramente distintas para llegar a sus objetivos, y además ha analizado en mayor profundidad los problemas de escalabilidad y funcionalidad que se pueden presentar.

Cómo funciona

Los científicos descubren los secretos ocultos del ADN

fuente: http://sociedad.elpais.com/

La tendencia natural es imaginar el genoma como la base de datos de HAL, el robot paranoico de 2001, odisea en el espacio, o incluso como La biblioteca de Babel de Borges, donde todo texto posible acababa por existir en algún anaquel de alguna estancia. Una metáfora más apta sería la Ventura highway de

América, la autopista de Ventura “donde los días son más largos y las noches más fuertes que el aguardiente casero, según la canción del mismo nombre. O tal vez otra carretera por el desierto donde los lagartos vuelen.

La mayor paradoja del genoma humano es bien conocida: de sus 3.000 millones de letras químicas (los nucleótidos atccagtag... que están repartidos en 23 cromosomas como los artículos en los distintos tomos de una enciclopedia), solo el 1,5% parece ser funcional: lo que solemos llamar genes. El 98,5% restante sería basura genómica. Es como si en una estantería con 200 libros, solo tres libros significaran algo. O mejor, como si solo fuera cierto un versículo de la Biblia por página.

De ahí el proyecto Encode (acrónimo inglés de Enciclopedia de elementos de ADN) para describir todas las partes del genoma que tienen alguna función, aunque estén fuera de los genes convencionales. Es un superconsorcio científico internacional —solo la lista de los 442 firmantes ocupa una página y media con letra de prospecto— que presentó ayer sus resultados en seis artículos en Nature y otros 24 artículos en otras revistas científicas.

HEBER LONGÁS / EL PAÍS

El principal resultado de esta especie de Proyecto Genoma II es que lo que se consideraba basura no era tal. El 80% del genoma humano resulta tener al menos una función bioquímica en al menos algún tejido del cuerpo y en al menos alguna fase del desarrollo o de la vida adulta. Y nada menos que el 95% del genoma está implicado en la regulación de los genes convencionales. De hecho, la mayoría de las variaciones implicadas hasta ahora en alguna enfermedad humana está en estas zonas que se consideraban basura, lo que abrirá nuevas posibilidades a la medicina.

“Uno de los descubrimientos más extraordinarios del consorcio”, dice Joseph Ecker, del Instituto Salk de California, “es que el 80% del genoma contiene elementos asociados a funciones bioquímicas, lo que liquida la percepción generalizada de que casi todo el genoma humano consiste en ADN basura”.

ADN como un disco duro

FUENTE: BBC MUNDO

Científicos en Estados Unidos lograron usar secciones de ADN como secuencias de información que pueden ser modificadas o regrabadas, en forma similar a los bits en informática.

 La técnica utiliza dos proteínas para reordenar secuencias de material genético.

 La investigación podría contribuir en el futuro a avances en estudios sobre cáncer o envejecimiento y ayudar a desarrollar métodos de almacenamiento de información digital en sistemas biológicos.

Los científicos, del departamento de Bioingeniería de la Universidad de Stanford, buscaban desde hace tres años invertir la orientación de secuencias de información en ADN.

"Nos llevó 750 intentos, pero finalmente lo logramos", dijo Jerome Bonnet, uno de los investigadores.
El método permite codificar, almacenar, borrar en forma repetida y "leer" información digital almacenada en el material genético de las células.

Cero y uno

En informática, un bit (acrónimo de binary digit o dígito binario) es la unidad mínima de información digital, con la que pueden representarse dos valores, cero o uno, apagado o encendido, rojo o verde, verdadero o falso etc.

En este caso, los bits consisten en secciones cortas de ADN. Utilizando el efecto de dos proteínas diferentes, los científicos lograron que esos segmentos apuntaran en dos direcciones diferentes dentro de los cromosomas de la bacteria E. coli.

"En esencia, si la sección de ADN apunta en una dirección es un cero, y si apunta en la otra, es un uno", explicó Pakpoom Subsoontorn, otro de los investigadores.

Los datos pueden leerse con facilidad, ya que las secciones de ADN fueron modificadas para brillar con color verde o rojo dependiendo de su orientación.

Las dos proteínas, integrasa y excisionasa, fueron extraídas de un bacteriófago, un virus que infecta una bacteria. Las proteínas actúan en el proceso de modificación de ADN que tiene lugar cuando el material genético de un virus es incorporado al de la bacteria huésped.

Lo más difícil fue encontrar el equilibrio justo entre las dos proteínas para manipular con exactitud la dirección de la sección de ADN.

Los científicos llegaron a la "receta perfecta" de proteínas y esperan ahora poder manipular no solamente unidades singulares de información, sino datos más complejos, el equivalente a un byte u ocho bits.

 El trabajo de los científicos de Stanford explora la frontera de la bioingeniería, un campo que podría tener una larga lista de aplicaciones en el futuro.

"No me preocupa en este momento cómo podrá aprovecharse algún día el almacenamiento de datos genéticos. Por ahora estamos concentrados en crear bits biológicos", dijo Drew Endy, otro de los autores del estudio.

"Luego pondremos esta información en manos de otros científicos para su aplicación".

Una posibilidad sería utilizar la información digital o bits de ADN para comunicar o "reportar" casos de proliferación anormal de células, por ejemplo, en tejidos cancerosos.

"La programación y almacenamiento de datos dentro del ADN de células vivas pueden ser herramientas poderosas para estudiar el cáncer, el proceso de envejecimiento e incluso cambios en el medio ambiente", dijo Endy.

A largo plazo, los investigadores contemplan la posibilidad de operaciones computarizadas dentro de sistemas biológicos.

Para Endy, "uno de los campos más fascinantes de la computación del futuro tiene que ver con sistemas biológicos".

El científico estima que "controlar un byte de información probablemente nos llevará una década. Pero centrándonos hoy en desarrollar estas herramientas facilitaremos el desarrollo futuro de la bioingeniería y de nuevos campos de investigación".
El estudio fue publicado en la revista de la Academia de Ciencias de Estados Unidos, Proceedings of the National Academy of Science.

Nueva técnica de secuenciación del genoma humano

fuente prensa latina

Londres, 4 ene (PL) Investigadores británicos trabajan en el desarrollo de una novedosa técnica de secuenciación del genoma humano, que podrá predecir los riesgos de padecer enfermedades como diabetes, cáncer o Alzheimer.

  Contrario a los procedimientos actuales, que se llevan a cabo en varias etapas, largas y complejas, la nueva tecnología permitirá secuenciar todo el genoma de una persona en un solo procedimiento de laboratorio.

La técnica consiste en un chip que contiene un nanoporo, pequeño orificio de 50 nanométros, por el cual se atraviesa una hebra de ADN a alta velocidad mediante corriente eléctrica, explican los especialistas en la revista Nano Letters.

De esta manera podemos llevar a cabo una revisión completa de las tres mil 165 millones de bases del genoma humano en minutos, destacó Joshua Edel, uno de los autores, del Imperial Collage de esta capital.

Disponible para su aplicación en la próxima década, ofrecerá beneficios para los estudios médicos y en la obtención de perfiles de ADN para análisis policiales, señaló.

También será útil para entender las tendencias sanitarias de un país y desarrollar estrategias y tratamientos dirigidos de manera específica a esas poblaciones, explicó Edel en su artículo.