Papel de la invasión y la angiogénesis en la metástasis

Papel de la invasión y la angiogénesis en la metástasis

Todo el proceso metastásico posee un punto crítico sin el cual no podría darse en ninguna medida. Este punto crítico es la penetración de las células tumorales en el vaso sanguíneo. El proceso de penetración requiere que la célula tumoral reconozca al endotelio, degrade la matriz extracelular, una vez debilitada la célula penetra en el vaso sanguíneo y una vez allí tiene la capacidad de migrar a cualquier región del organismo.

PASOS EN LA MIGRACIÓN DE UNA CÉLULA MALIGNA DESDE EL TUMOR "IN SITU"
HASTA UN TEJIDO DISTANTE, DONDE ORIGINA UNA METÁSTASIS

Los dos pilares del proceso metastásico son la angiogénesis y la proliferación, aunque existen pruebas de que en algunos casos por ausencia del soporto vascular las células tumorales incurren en un proceso de apoptosis o necrosis. Por ello es importante comprender las vías de la angiogénesis ya que un fármaco que bloquee este proceso en alguna de sus fases podría ponerle fin al proceso metastásico ya que se ha demostrado que la transición del carcinoma in situ a cáncer invasivo va precedido de una neovascularización.

Ahora se sabe que los tumores pueden liberar citocinas y factores de crecimiento que estimulan a las células endoteliales a formar nuevos vasos. Una característica importante es que la neovascularización tumoral no está delimitada en tiempo y espacio como en la angiogénesis normal. Esto favorece a la metástasis ya que a fin de cuentas las células tumorales estarían produciendo su propio medio de diseminación, lo que la desvincula de los fenómenos naturales de formación de vasos sanguíneos.

En las células de gran potencial metastásico se han detectado metaloproteasas colagenolíticas. Las células del cáncer humano también pueden secretar un activador del plasminógeno, la urocinasa, que activa a la serina proteasas plasmina a partir del plasminógeno. Las plasmina induce la degradación de la laminina, favoreciendo así la invasión de las células tumorales.

En resumen, los eventos de la metástasis e invasión ordenados cronológicamente son:

1. Pérdida de la adhesión de las células tumorales con el resto de las células del tejido que le dio origen.
2. Proliferación de las células tumorales dentro del tejido primario y estimulación del proceso de angiogénesis.
3. Expresión y liberación de enzimas con capacidad de degradación de la matriz extracelular.
4. Migración hacia un tejido adyacente o hacia la circulación sanguínea, previa degradación de la membrana basal que rodea a las células endoteliales (intravasación).
5. Salida de la circulación sanguínea hacia los tejidos, pasando entre las células endoteliales y degradándola membrana basal correspondiente (extravasación),
6. Invasión de tejido secundario con proliferación y estimulación de la angiogénesis.

BIBLIOGRAFÍA

1. Rodríguez-Fragoso L, Jurado-León FR, Reyes-Esparza JA. La proteólisis en la invasión y metástasis de la célula tumoral. Rev Inst Nac. De Cancerología (Mex) 2000; 46 (1): 33-46.
2. Shih MI, Herly M. Autocrine and paracrine roles for growth factors in melanoma. In vivo 1994; 8: 112-123. 
3. http://www.cancer.gov/cancertopics/understandingcancer/eSpanQllcancerl.

El fenotipo celular invasivo metastásico, generalidades

El fenotipo celular invasivo metastásico, generalidades

Durante la migración, las células tumorales modificarán su fenotipo dependiendo de la matriz extracelular y de las células del estroma que encuentran a su paso durante este proceso.  El fenotipo invasivo de la célula tumoral puede ser visto como una pérdida de la regulación de la conducta invasiva; actualmente se considera que el fenotipo invasivo le permite a la célula perder sus propiedades adhesivas, inducir la proteólisis local y migrar.

La manera en que interaccionan las células metastásicas con la matriz extracelular es muy similar a la manera en la que lo haría una célula normal; sin embargo, la interacción que se da entre las células tumorales y los componentes de la matriz extracelular puede, en algunas ocasiones, se anormal debido, entre otras cosas, a la influencia que tiene sobre ellas algunos factores de crecimiento presente en el medio.

Ahora tenemos el conocimiento de que esta condición migratoria, de las células metastásicas, no es exclusiva del fenotipo maligno, sino que es imitada por un amplio grupo de células normales y que ocurre en un grado limitado en otras condiciones fisiológicas y patológicas.

Todos los procesos tumorales invasivos dependen de la adquisición de este fenotipo celular que a su vez es consecuencia de la pérdida del control de la conducta invasiva en las células endoteliales activadas.  

Por ejemplo, en la inflación las células endoteliales son activadas por los mediadores de este proceso; una vez activada una célula endotelial sintetiza moléculas de membrana que facilitan la adhesión de leucocitos polimorfonucleares al endotelio, luego de esto, los leucocitos comienzan el proceso migratorio conocido como diapedesis seguidos de los macrófagos. Esta similitud radica en que en ambos casos es la matriz extracelular la que se debilita, en el caso de la inflación por compuestos como la bradiquinina y los leucotrienos y en la metástasis por la acción de las proteasas. Sin embargo, en ambos casos son las células endoteliales las que permiten esta primera unión.

Las interacciones entre una célula tumoral y la matriz capacitan a dicha célula en ciertos puntos de la cascada celular invasiva, lo que provoca que la célula desarrolle la metástasis con éxito. Las células tumorales poseen un comportamiento patológico debido a alteraciones en los mecanismos que regulan el proceso invasivo.

♦ Bibliografía:

1. David Flores, Emilio Castellnos y Luis Benitez, Las proteasas en la progresión del cáncer, Gac Méd Méx Vol. 146 No. 2, 2009. 
2. Fidler IJ, Naito S, Pathak S. Orthotopic implantation is essential for the selection, growth and metastasis of human renal cell cancer in nude mice. Cancer Metastasis 1990; 9: 149-165.

La fase inicial de la condensación cromosómica requiere de la fosforilación de la subunidad CAP-D3 de la condensina mediada por Cdk1

La fase inicial de la condensación cromosómica requiere de la fosforilación de la subunidad CAP-D3 de la condensina mediada por Cdk1

Argumento

El paso de la célula hacia la mitosis está caracterizado por un aumento de la condensación de los cromosomas. Este proceso depende de una cinasa llamada Cdk 1, pero la forma en la que Cdk 1 provoca la hiper condensación aun no está completamente dilucidada.

Aquí mostramos como la condensación cromosómica en profase depende de la fosforilación del complejo Condensina II mediada por Cdk 1.

Hemos identificado al residuo Tirosina 1415 de la subunidad CAP-D3 como un sitio de fosforilación de Cdk 1, el cual es crucial, ya que lo requiere la cinasa Polo (Plk1) para localizar los ejes de los cromosomas a través de los cuales se enlazará y de este modo hiperfosforilizar al complejo Condensina II.

Introducción

Existen dos tipos del complejo Condensina que comparten un tipo de proteínas llamadas Structural maintenance chromosome o Smc que producen la agregación primaria de los cromosomas, estas son de dos tipos: Smc2 (también conocida como CAP-E) y Smc4 (también conocida como CAP-C) que son comunes a todos los tipos de Condensina.
En los humanos existen dos tipos de Condensina, tipo I y tipo II. La condensina I se localiza en el citoplasma hasta que la envoltura nuclear se desintegra y es solo allí cuando inicia la condensación, es bueno recordar que cuando la envoltura nuclear cae los cromosomas ya tienen cierto grado de agregación. La Condensina I tiene proteínas de diferente tipo a las Smc conocidas como CAP-D3, CAP-G y CAP-H (también conocida como Kleisina-γ). La condensina II se localiza en el núcleo y actúa en los cromosomas en fases tempranas de la profase por lo tanto la condensina II  es indispensable para la condensación inicial de los cromosomas.
Esta asociación entre condensinas y cromosomas requiere de la interacción de una quinasa mitótica llamada Aurora B, este requerimiento está muy extendido entre los metazoarios.
En la gemación de las levaduras su único tipo de condensina (que es similar al tipo I de los vertebrados) es fosforilada por la cinasa Aurora IPL1. En estos organismos se ha encontrado que la cinasa Polo Cdc5 fosforila a la condensina y estimula el súper enrollamiento de los cromosomas.

Resultados

El análisis de la espectrometría en masa por inmunoprecipitados usando anticuerpos para la subunidad CAP-D3 de la condensina II a identificado a la cinasa Polo Plk 1 como un candidato de proteína de unión a condensina II.
Un modelo de interacción de Plk 1 en el que se une a las proteínas por vía del motivo de unión fosfo-Ser/Thr es comúnmente llamado dominio de la caja Polo (PBD). Esto es confirmado por los diversos análisis realizados como Far-western blotting y PAGE.
Debido a la fosforilación de PAC-D3 depende tanto de Cdk n 1 y 1 PLK, pensamos que una de estas quinasas podría mediar CAP-D3 Thr 1415 fosforilación, ya que estas quinasas se saben para mediar la fosforilación del motivo de unión a PBD.
Se ha demostrado bioquímicamente que una elevada concentración de CAP-D3  en una región del cromosoma está ligado a una mayor concentración de Plk 1, esto ocurre en fases tempranas de la mitosis. Es importante resaltar que esta localización es perturbada en ausencia de CAP-D3 pero este enriquecimiento no disminuye en la región cinetocórica o del huso acromático.

Rhizobium como simbiosoma en plantas leguminosas

Rhizobium como simbiosoma en plantas leguminosas

Es un hecho que todos los organismos se encuentran en interdependencia de una u otra manera; sin embargo, algunos de ellos llevan esta interrelación un poco más lejos. Hablamos de los simbiontes, una clase de organismos en los que esta interacción es tan estrecha que se requieren mutuamente para poder vivir. En este artículo de revisión, hablaremos sobre una pareja específica de simbiontes: las leguminosas y los Rhizobium.

El género Rhizobium agrupa a una clase de bacteria (Gram-negativa) que tienen la capacidad de “fijar” el nitrógeno ambiental al suelo. Estas bacterias viven en asociación con un grupo de plantas llamadas leguminosas (uno de los grupos más grandes de plantas). 

Antes de explicar cómo se produce el proceso de fijación de nitrógeno debemos entender por qué es importante este proceso. No todos los compuestos que poseen nitrógeno pueden ser asimilados por las plantas y no todas las plantas asimilan los mismos tipos de compuestos. La mayor parte del nitrógeno se encuentra en la atmósfera como nitrógeno molecular; en este estado es imposible de utilizar; por lo que requiere de un proceso bioquímico o físico llamado fijación en el que se “habilita” al nitrógeno. En los ecosistemas agrícolas, las bacterias Rhizobium, asociadas con aproximadamente 200 especies de plantas leguminosas, son las principales fijadoras de nitrógeno.(1) Debemos entender que el nitrógeno es un componente indispensable en las proteínas y, por ello, indispensable para la vida.

La relación entre estos organismos se produce en las células de las raíces de las leguminosas mediante la formación de simbiosomas. Estos simbiosomas son organelas que se producen por una diferenciación de la membrana celular llamada membrana peribacteroidal (PBM, por sus siglas en inglés). (2) A través de ella se da el intercambio de nutrientes; principalmente, formas de carbono reducido como suministro energético para las bacterias y nitrógeno fijado desde las bacterias hacia las plantas.

La formación de los nódulos requiere de la expresión coordinada de genes tanto de la planta como de la bacteria. Las señales químicas sintetizadas por las bacterias están basadas en aminoácidos modificados, homoserina lactona (AHL, por sus siglas en inglés), que llevan un sustituyente de cadena acil variable. Los estados iniciales de la formación requieren de la expresión de genes de la nodulación (Nod) por los rhizobios. El gen nodABCFELMN está involucrado en la síntesis de señales (factores Nod) que inducen a formación de nódulos. Estas señales son derivados acetilados de un oligo polímero de N-acetil glucosamina. NodF y NodE determinan el tipo de grupo acilo en la primera molécula de glucosamina del oligómero; mientras que NodL lleva a cabo una acetilación en la posición O del primer residuo. En paralelo, los Rhizobium secretan proteínas dependientes de calcio (llamadas NodO) que, probablemente, interactúan con las células a través de las membranas para estimular el proceso de infección. En los siguientes estadios el contacto entre las membranas celulares lleva un rol muy importante. La superficie bacteriana posee lipopolisacáridos (LPS), aunque aún no ha sido estudiado a fondo el rol de estos compuestos. (3) También es importante para la fijación un conjunto de transportadores de electrones (citocromos). Algunos compuestos producidos por las plantas, importantes para la simbiosis son algunas glicoproteínas y glicolípidos. Usando técnicas especiales se han localizado estos compuestos en el espacio peribacteroidal y en la membrana peribacteroidal.

BIBLIOGRAFÍA:

1. Tomas Smith, Robert Smith. Ecología. Sexta edición. Madrid: Pearson Educación; 2007. 506 p. 

2. Michael K. Udvardi, David A. Day. Metabolite transport across symbiotic membranes of legume nodules. Plant Physiol. 1997; 

3. Prof. Allan Downie, Prof. Nick Brewin. Rhizobium leguminosarum [Internet]. [citado el 23 de octubre de 2016]. Disponible en: https://www.jic.ac.uk/science/molmicro/Rhizo.html

Control de la traducción

Control de la traducción

Así como existe un sistema implicado en el control de la transcripción también existe otra serie de complejos mecanismos que regulan la traducción. El control de la traducción comprende muy diversos mecanismos reguladores que afectan la formación de proteínas a partir de los mRNA transportados previamente del núcleo al citoplasma. Los factores considerados bajo este rubro regulatorio general incluyen: la localización del mRNA en ciertos sitios dentro de la célula, si un mRNA se traduce o no y con qué frecuencia y la vida media de dicha molécula, una propiedad que determina cuántas veces se traduce el mensaje.

Los mecanismos que controlan la traducción suelen operar por medio de interacciones entre  mRNA específicos, microRNA y varias proteínas presentes dentro del citoplasma. 

Se sabe que el mRNA maduro tiene cuatro regiones: un casquete de metilguanosina en el extremo 5`, una cola poli A en el extremo 3`, dos regiones no codificantes en los extremos del RNA conocidas como 5` UTR (untranslated region) y 3` UTR y la región codificante en sí. 

Estructura del mRNA, se ha tomado como ejemplo
al mRNA de la globina beta humana

Aunque durante muchos años las UTR se ignoraron, se descubrió que las UTR contienen secuencias que la célula utiliza para mediar el control de la traducción. En las células eucariotas diversos procesos biológicos importantes dependen de la traducción de mRNA almacenados que no se traducen de inmediato después de entrar al citoplasma. El paso de la fase inactiva a la fase activa del mRNA depende de la longitud de la cola poliA y de las proteínas inhibidoras que se unen a él; es decir, para que un mRNA de traduzca es necesario retirar las proteínas inhibidoras que se han unido a él y incrementar la longitud de la cola poliA.

Comienzo de la traducción

Las células procariotas poseen mRNA policistrónicos que codifican numerosos polipéptidos, en tanto que los mRNA eucariotas son por lo general monocistrónicos y codifican una sola proteína.

El inicio de la traducción eucariota es un fenómeno muy sencillo: el primer triplete AUG siempre constituye el codón de iniciación. La subunidad menor del ribosoma se ensambla con la estructura de la metilguanosina 5` y se desplaza por el transcrito hasta llegar al codón de inicio. Se conocen unos cuantos ejemplos en los que un sitio de entrada  del ribosoma interno (IRES) permite que el ribosoma comience en una AUG diferente al antes mencionado, pero en la mayor parte de los casos sucede de esa manera.

Cuando se somete a una célula humana a ciertos estímulos estresantes, se activa una proteína cinasa que fosforila el factor de iniciación eIF2, lo cual bloquea la traducción. El complejo eIF2-GTP lleva al tRNA iniciador hasta la subunidad menor del ribosoma después de los cual es transformado en eIF2-GDP y se libera. La versión fosforilada de eIF2 no puede cambiar su GTP por GDP, lo cual es necesario para que el eIF2 participe en otra ronda de inicio de la traducción.
Otros mecanismos influyen en la rapidez del la traducción de mRNA específicos por medio de la acción de proteínas que reconocen elementos determinados en UTR de dichos mensajeros. Uno de los ejemplos mejor estudiados comprende el mRNA que codifica la proteína ferritina (proteína que secuestra átomos de hierro). La traducción de los mRNA de ferritina es regulada por un represor específico, denominado proteína reguladora de hierro cuya actividad depende de la concentración de hierro libre dentro de las células. El represor se una a la región 5` UTR del mRNA bloqueando así la traducción.  En concentraciones bajas el represor está activo pero en concentraciones altas el hierro se una a la proteína cambiando su conformación a un estado inactivo, de modo que el mRNA que codifica la ferritina se encuentra libre de represores y se sintetiza la proteína ferritina que secuestrará los iones de hierro. Este es un ejemplo de retroalimentación negativa.
En el caso de las células procariotas el inicio es más complejo, porque hay múltiples codones de comienzo en un mensaje policistrónico y los ribosomas deben detectar sitios precisos. Desde el punto de vista de la regulación, cabría anticipar que todos los marcos de lectura de un mensaje policistrónico se traducen al mismo tiempo; sin embargo esto es falso, ya que el nivel de traducción depende de la complementariedad que tenga el rARN 16 S de la subunidad menor con respecto a la secuencia de Shine-Dalgarno. Si son totalmente complementarias se espera que el nivel de traducción sea elevado pero si el grado de complementariedad es menor, entonces el nivel de traducción también será bajo y debido a esto dependiendo de la afinidad que tenga la secuencia Shine-Dalgarno del gen en cuestión la magnitud de la traducción que tendrá.

Localización citoplásmica de los mRNA

La información que regula la localización citoplásmica de un mRNA reside en la UTR 3`. Los microtúbulos, y las proteínas motoras que los utilizan como vehículos desempeñan una función importante en el transporte del mRNA hacia localizaciones específicas. Se piensa que los microfilamentos anclan los mRNA después que estos llegan a su destino final. La localización de los mRNA no se restringe a los huevos y los ovocitos, sino que ocurre en todas las células polarizadas.

Control de la estabilidad del mRNA

La longevidad de los RNA mensajeros depende de la longitud de sus colas de poli (A). Cuando un mRNA típico abandona el núcleo, contiene una cola de cerca de 200 residuos de adenosina. Cuando un mRNA permanece en el citoplasma, la longitud de su cola de poli (A) tiende a reducirse en forma gradual conforme se degrada por efecto de una exonucleasa conocida como desadenilasa. No se observan efectos en la estabilidad del mRNA hasta que la cola se reduce a alrededor de 30 residuos. Una vez que esto ocurre, el mRNA suele degradarse con rapidez por otras dos vías. En una de éstas la degradación del mRNA comienza en su extremo 5` después de la remoción de la cola de poli (A) ubicada en el extremo 3`. El hecho de que esta última estructura proteja el capuchón 5` de l a molécula sugiere que los dos extremos del mRNA se mantiene en proximidad cercana.  Una vez que la cola 3` se elimina, se elimina el capuchón del mensajero y este se degrada en dirección 5` a 3`. La desadenilación, el retiro del capuchón y la degradación 5` a 3` ocurren dentro d e pequeños gránulos citoplasmáticos transitorios llamados cuerpos P.  En la vía alterna de degradación la delección de la cola de poli (A) es seguida por la digestión continua del mRNA desde su extremo 3` hacia el 5`. Esta tarea la efectúa un complejo conocido como exosoma.

Mecanismos de degradación del mRNA

Función de los microARN en el control de la traducción

Los miRNA actúan sobre todo mediante la unión a sitios de la UTR 3` de sus mRNA blanco. Se conoce que la enzima implicada en la formación de este miRNA es la enzima Dicer. La ausencia de dicha enzima provoca fallos en el desarrollo de los embriones impidiendo el paso más allá de la gástrula.
Se piensa que los microRNA ejercen su actividad reguladora por medio de mecanismos múltiples:

1. Las cantidades de mRNA guardan relación inversa con los niveles de miRNA complementarios. Esto se debe a que, según un modelo, la unión de miRNA a su mRNA diana recluta exonucleasas del extremo 3`, lo cual acorta la cola de poli (A) y después induce la degradación.
2. Los miRNA pueden actuar al inhibir la traducción d mRNA. Gran parte de los datos se orientan al hecho de que los miRNA actúan en el paso en que comienza la traducción, pero que también puede bloquear la elongación.
3. Algunos estudios sugieren que los miRNA pueden reclutar proteasas que degradan  proteínas recién formadas durante la traducción.

Una forma mediante la cual los miRNA ayudan en las respuesta a las condiciones estresantes es inhibiendo la traducción de mRNA específico y procurando que estos permanezcan en su sitio hasta que algún estímulos externo libere la inhibición y permite reanudar la traducción. En este modelo los mRNA inhibidos permanecen en los cuerpos P.

Bibliografía:

Gerald Karp et al., Biología celular y molecular, séptima edición, 2014, pág 536-540

Ciclo celular: interfase y regulación

Ciclo celular: interfase y regulación

La vida es un delicado hilo que se quiebra  al ser tocado; la manera en la que la vida se mantiene en este planeta es mediante un proceso complicado llamado división celular, esta puede ser de dos tipo: la primera exhibe variabilidad genética y la segunda carece de ella. En esta entrada nos describiremos de qué trata este segundo tipo de división celular llamado mitosis.

Se muestra la hipotética división de una célula eucariota
con dos cromosomas para ilustrar este proceso.

Según la forma en la que realizan el ciclo celular podemos clasificar a las células en tres tipos:

• Células, como las nerviosas, musculares y demás, que son muy especializadas y carecen de capacidad para dividirse.
• Células que no se dividen en condiciones normales pero que pueden inducirse para inicial la síntesis de DNA y dividirse cuando recibe el estímulo apropiado.
• Células que en condiciones normales tienen un nivel relativamente alto de actividad mitótica.

Contrario a lo que se cree la división celular no es simétrica, en cuanto al material celular, en todos los casos. Existe un tipo de división celular llamado asimétrico en la que dos células hijas tiene propiedades o destinos diferentes. La división asimétrica de una célula madre produce una célula hija que se conserva como un célula madre y otra célula hija que avanzó un paso para convertirse en una célula diferenciada; de este modo se conserva el número de células madres a la vez que se producen células diferenciadas.

El ciclo celular incluye un proceso de separación equitativa del material genético, llamado mitosis, y uno de división física de la célula llamado citocinesis. Entre una división celular y otra existe un periodo llamado interfase donde la célula crece y efectúa diversas actividades metabólicas. La fase M (mitosis) suele durar 1 hora en los mamíferos mientras que la interfase puede extenderse hasta semanas según el tipo celular que sea. La mitosis comprende cinco fases: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase. El periodo de interfase se divide en tres subfases: G1 (gap 1), S (synthesis) y G2 (gap 2). 

Este diagrama del ciclo celular indica las etapas por las que una célula 

pasa de una división a la siguiente. La división de la interfase en 

tres fases independientes con base en el momento de la síntesis 

de ADN fue propuesta por primera vez en 1953 por Alma  Howard

y Stephen Pele a partir de sus experimentos con células del meristemo.

Interfase:

G1: Este es el periodo post mitótico donde ocurre el desarrollo de la célula. Está determinada por la presencia de factores de crecimiento. En esta fase se acumulan materiales para la síntesis que se dará en la siguiente fase. Aquí los cromosomas se encuentran esparcidos en el interior del núcleo formando las fibras nucleosomales, es decir, la condensación del ADN aun no se produce. En células  de cultivo se determina que G1 dura 5 hrs. Los organelas se terminan de formar ya que durante la mitosis muchos de ellos se disgregaron. Como veremos posteriormente, al igual que el resto de etapas esta controlado por un grupo de proteínas llamado Cinasas dependientes de ciclina o Cdk (cyclin-dependent kinases).

S: En este periodo se da la síntesis de ADN. El duplex se abre en zonas llamadas horquillas de replicación. Se da la transcripción solamente de los genes necesarios. Este periodo tiene una duración media de 7 hrs.

G2: En este periodo ya todo el ADN ha sido duplicado. Se sigue transcribiendo y traduciendo para el proceso que se avecina. Este periodo tiene una duración media de 3 hrs.

Esta gráfica nos describe el estado de compactación que
experimenta un cromosoma durante la mitosis.
(NOR: Región organizadora nucleolar en inglés)

Control del ciclo celular:

Siendo el ciclo celular un proceso tan importante deben de ser estrictamen controlados los procesos que lo componen. 

Experimentalmente se demostró que la entrada de una célula a la fase M se inicia por una proteína llamada factor promotor de maduración (MPF, maturation-promoting factor). El MPF tiene dos subunidades, una subunidad con actividad de cinasa que transfiere grupos fosfato del ATP a residuos específicos y otra subunidad reguladora llamada ciclina. El termino ciclina se acuñó porque la concentración de esta proteína reguladora aumenta y disminuye con un patrón predecible en cada ciclo celular. Si la concentración de ciclina se incrementa, la cinasa se activa, lo que hace que la célula ingrese a la fase M. 

En los último años se han descubierto enzimas similares a MPF llamadas cinasas dependientes de ciclinas. Estas proteínas fosforilan los residuos de las proteínas implicadas en este proceso.

El paso de G2 a la mitosis requiere la activación de cdc2 (especie de Cdk) por un grupo diferente de ciclinas, las ciclinas mitóticas. Las Cdk que contienen  una ciclina mitótica (MPF) fosforilan los sustratos necesarios para que inicie la mitosis, entre estos sustratos están las proteínas indispensables para los cambios dinámicos en la organización de los cromosomas y el citoesqueleto. La salida de la mitosis y el ingreso a G1 depende de un descenso rápido de la actividad de Cdk.

Luego de activarse MPF (ciclina mitótica + Cdk) desarrolla las siguientes funciones:

1. Condensación de la cromatina, al fosforilar la histona H1.
2. Desorganización de la envoltura nuclear, al fosforilar las láminas.
3. Formación del huso mitótico (2 medios husos), al fosforilar los dímeros de tubulina (esto los estabiliza).
4. Fragmentación del aparato de golgi y del retículo endoplasmático.

Luego de la acción de MPF la célula posee las siguientes características: turgencia y duplicación del ADN; si la célula no posee alguna de estas características reingresa a G1.

Las ciclinas se unen a la subunidad catalítica de Cdk cuando alcanzan un nivel de concentración suficiente dentro de la célula. La unión con la ciclina produce el movimiento de un asa flexible de la cadena polipeptídica de Cdk para alejarse de la abertura que conduce al sitio activo de la enzima, lo que permite que Cdk fosforile sustratos específicos; estas proteínas al ser fosforiladas cambian su estructura terciaria, este cambio puede bloquear el centro activo de la proteína o desestabilizar la unión que tenía con otra proteína.

Estructura simplificada de un complejo ciclina-Cdk

Las células regulan la concentración de ciclinas y otras proteínas clave del ciclo celular mediante el ajuste tanto de la síntesis como de la velocidad de destrucción de la molécula en diferentes partes del ciclo celular. La degradación se logra por la vía de la ubicuitina-proteasoma. La regulación del ciclo celular requiere de complejos que funcionen como ligasas de ubicuitina, estos son APC y SCF. El complejo SCF media la destrucción de las ciclinas G1, los inhibidores de Cdk y otras proteínas del ciclo celular. Las mutaciones que impidan este proceso pueden impedir que se produzca la replicación del DNA. El complejo APC actúa en la mitosis y degrada varias proteínas clave de la mitosis, entre ellas las ciclinas mitóticas; la destrucción de estas últimas permite a la célula salir de la mitosis e inicial un nuevo ciclo celular.

La célula contiene varios compartimentos distintos en los que las moléculas reguladoras pueden unirse o separarse de las proteínas con las que interactúan. La localización subcelular es un fenómeno dinámico en el que los reguladores del ciclo celular se mueven a distintos compartimentos en diferentes etapas. Por ejemplo, una de las principales ciclinas mitóticas de las células animales (ciclina B1) se desplaza entre el núcleo y el citoplasma hasta G2, cuando se acumula en un núcleo justo antes de la mitosis.

Las Cdk no siempre estimulan actividades, también inhiben episodios inapropiados. Por ejemplo, la actividad del complejo ciclina B1-Cdk1 durante G2 impide que la célula replique de nuevo el DNA que ya se replicó en la fase S.

Cdk1 es la única Cdk indispensable para impulsar a la célula de mamífero por todas las etapas del ciclo celular. Es decir, aunque las otras DCk se expresen de manera normal en momentos específicos durante el ciclo celular del mamífero, Cdk1 es capaz de cubrir se ausencia, lo que asegura la fosforilación de todos los sustratos necesarios en cada etapa del ciclo celular. En biología celular se conocen a estos casos como redundancia (dos proteínas realizan una misma función).

Bibliografía:

-Alberts. Biología Molecular de la Célula.quinta edición, 2010, pág 1050-1054.

-Biología Celular y Molecular,- Gerald Karp- 5ta Edición pág 573-579.

Ciclo Nucleolar

Ciclo Nucleolar

I. Introducción:

En el nucleolo es una estructura transitoria que resulta de la acumulación de material nuclear (proteínas y ácidos nucleicos) por la síntesis continua del ARNr y el ensamblaje de las proteínas con RNA para su posterior transporte al citoplasma.

En células en proliferación el nucléolo es una organelo que presenta una fase de dispersión durante la mitosis y reconstitución durante la telofase. 

Este comportamiento de desorganización y reaparición del nucléolo es denominado ciclo nucleolar. 

En células meristemáticas de Allium cepa después del tratamiento con nitrato de plata se muestran un par de nucleolos. 

II. Materiales:

-Raíces de Allium cepa

-Nitrato de plata al 2%

-Ácido acético al 50%

-Papel filtro

-Pinzas

-Gillette

-Mezcla de solución de formol al 10%-Hidroquinona al 1% (1:1)

-Láminas y laminillas

-Estufa

-Microscopio compuesto

III. Procedimiento:

1. Fijación en una mezcla 1:1 formol 10% e hidroquinona 1% por 1 a 2 horas a temperatura ambiente.
2. Lavar tres veces con agua destilada, 10 minutos cada vez.
3. Introducir las raíces en nitrato de plata al 2% a 70ªC en oscuridad durante 10 a 15 horas.
4. Lavar de nuevo con agua destilada 3 vece, 10 minutos por vez.
5. Trasladar a temperatura ambiente por 1 a 2 horas e solución fijadora (nueva).
6. Realizar el aplastado (squash) de las raíces en dos o tres gotas de ácido acético al 50% 
7. Cubrir con laminilla y observar al microscopio.

Allium cepa, meristemo apical radicular, impregnación argéntica,
aumento 400X. A: Célula en interfase. El puntero señala una
célula en telofase tardía donde se pueden observar
los cuerpo paranucleolares.

Allium cepa, meristemo apical radicular, impregnación argéntica,
aumento 400X. La célula señalada con el puntero
se encuentra en interfase.

Allium cepa, meristemo apical radicular, impregnación argéntica,
aumento 400X. Se observan células en metafase o anafase, todas
ellas carecen de nucléolo

Allium cepa, meristemo apical radicular, impregnación argéntica,
aumento 400X. La célula que está señalada con el puntero se 
encuentra en profase por la desorganización del nucleolo
(cuerpos paranucleolares)

Extraído y modificado de:

Guía de laboratorio de Biología celular UNMSM, Lazo F, Suyo M, Vivas D, Lima, 2016, pág 44, 45.

Ciclo celular e índice de fases

Ciclo celular

I. Introducción:

La división celular es la base sobre la que se erige toda la vida, si ella un organismo no podría mantenerse en el tiempo. 

La división celular establece dos etapas. En la primera, la célula se divide originando dos células hijas con el mismo material celular y genético. 

La mitosis es un método exacto para controlar la transmisión de los rasgos de herencia de una célula a otro durante la división celular. Es el mecanismo que genera nuevas células y reemplaza las células dañadas en los organismos multicelulares. El término mitosis se refiere a la secuencia de cambios que ocurre en el núcleo antes de la división celular.

Se divide en cuatro fases:

• Profase: Los cromosomas se visualizan mientras que los nucléolos inician el proceso de desorganización. Los filamentos cromosómicos, anteriormente extendidos, se enrollan, volviéndose cortos y gruesos. En la profase tardía se aprecia que cada cromosoma está constituido por dos cromátides. La envoltura nuclear empieza a desaparecer.
• Metafase: Se caracteriza por la aparición del huso mitótico. Los cromosomas alcanzan el plano ecuatorial. 
• Anafase: Comienza en el momento en que las cromátides se separan una de otra. Cada cromátide está unida a la fibra del huso a través de su centrómero y se dirige hacia los polos opuestos.
• Telofase: El final de la migración polar de los cromosomas hijos indica el comienzo de esta fase. Los cromosomas se descondensan, los nucléolos se reorganizan y la envoltura nuclear se forma paulatinamente alrededor de los cromosomas. Simultáneamente se produce la citocinesis, en las células vegetales por la formación del fragmoplasto y en las animales por el anillo contráctil de actina y miosina.

II. Materiales:

-Raíces de bulbo de cebolla (Allium cepa)

-Placa petri

-Láminas y laminillas

-Mechero de alcohol

-Orceína aceto clorhídrica al 2%

-Microscopio compuesto

-Papel absorbente

-Gillette

-Pinza

III. Procedimiento:

1. Escoger un bulbo de cebolla fresca.
2. Quitar las raíces y fibras secas de la base del bulbo.
3. Inserte tres palillos en el plano ecuatorial del bulbo, de modo que este pueda suspenderse en un pequeño vaso o recipiente con agua. La base del bulbo debe estar tocando justamente la superficie del agua. Las raíces empezarán a crecer en dos o tres días. Cambiar el agua diariamente.
4. Corte, con una pinza, las raíces del bulbo a 1 cm de la parte apical y colóquela en una superficie lisa donde pueda realizar un segundo corte, esta vez con la gillete, a 2 mm de la parte apical.
5. Coloque los cortes sobre una placa petri que contenga orceína aceto clorhídrica al 2%.
6. Caliente la placa en la llama de un mechero por un lapso de 3-4 segundos o hasta que pueda observar la emisión de vapores blancos. Este proceso deberá repetirse 3 o 4 veces dejando enfriar hasta la temperatura ambiente en los lapsos intermedios.
7. Después del último calentamiento deje enfriar y reposar durante 7 a 10 minutos.
8. Coloque una raicilla en una lámina añada una gota de orceína fría. Coloque una laminilla sobre ella.
9. Con el borrador de un lápiz realice un golpe seco en el centro de la laminilla y luego golpee suavemente de manera concéntrica para permitir la extensión del tejido meristemático. 
10. Elimine el exceso de colorante usando papel absorbente y realice el aplastamiento (squash).
11. Observe la preparación al microscopio.

Allium cepa, meristemo apical radicular, orceína aceto
clorhídrica, aumento 400X. A: Células en interfase.
B: Células diferenciadas. C: Células en telofase tardía.

Allium cepa, meristemo apical radicular, orceína aceto 
clorhídrica, aumento 400X. A: Célula en metafase.

Allium cepa, meristemo apical radicular, orceína aceto 

clorhídrica, aumento 400X. A: Célula en prometafase,

B: Célula en telofase temprana. C: Célula en metafase

Allium cepa, meristemo apical radicular, orceína aceto 

clorhídrica, aumento 400X. A: Célula en interfase.

B: Célula en prometafase. C: Célula en profase

D: célula en metafase

Allium cepa, meristemo apical radicular, orceína aceto 

clorhídrica, aumento 400X. A: Célula en anafase tardía

B: Células en metafase. C: Célula en profase. 

D: Célula en anafase. El puntero señala una célula 

anafase tardía.

Allium cepa, meristemo apical radicular, orceína aceto 

clorhídrica, aumento 400X. A: Célula en interfase

B: Célula en profase. C: Célula en anafase. 

D: Célula en metafase.

Allium cepa, meristemo apical radicular, orceína aceto 

clorhídrica, aumento 400X. A: Célula en interfase.

B: Célula en profase. C: Célula en metafase.

Índice de fases

A partir de estas micrografías podremos calcular el índice de fases del tejido meristemático. El índice de fases nos indica el porcentaje de células que se encuentran en determinada fase en un tejido. Es necesario calcular el índice de fases debido a que las células son asincrónicas, es decir, realizan su ciclo celular independientemente del resto. 

La aproximación más sencilla de la medida del ciclo celular que puede hacerse es contar un determinado número de células y ver cuántas de ellas están en mitosis y en que fase.

El indice mitótico se calcula como el cociente del número de células en mitosis con el número total de células contadas por 100. El indice de fases se determina como el cociente del número de células en una fase determinada con el número de células en mitosis por 100.

Los valores normales de los índices son los siguientes:

• Índice mitótico: 30%
• Índice de profase: 53.33%
• Índice de metafase: 13.33 %
• Índice de anafase: 6.67 %
• Índice de telofase: 26.67%

Fotosíntesis

Fotosíntesis 

I. Introducción:

Los organismos autótrofos son capaces de sintetizar su propio alimento en base a compuestos inorgánicos y energí, en su mayoría, radiante.

Los reactantes de esta reacción son el CO2 , agua y energía radiante que luego de un complicado proceso se convierten en hidratos de carbono y oxígeno.

En esta práctica constataremos que la fotosíntesis es un proceso real de tres maneras diferentes. Primero, mediante la observación directa de las estructuras en las que se realiza este proceso en las células eucariotas, es decir, los cloroplastos. Lo segundo es una muestra de los componentes moleculares más importantes de este proceso, hablamos de los pigmentos fotosintéticos; y para terminar tenemos una muestra de la utilización del CO2 de manera directa midiendo la acidez del medio. A continuación citamos los reactivos que serán necesarios para realizar esta práctica.

II. Materiales:

-Elodea sp. 
-Spinacia oleracea
-Geranium sp.
-Etanol
-Bencina
-Azul de Bromotimol
-Gasa
-Embudo 
-Gradilla
-Tijeras
-Sorbetes
-Placa Petri
-Gillete
-Mortero con pilón
-Papel filtro
-Agua destilada
-3 Tubos de ensayo de 10x15 mm con tapón
-Laminas y laminillas
-Microscopio óptico

III. Procedimiento: 

A. Sitio de fotosíntesis:

Preparar cortes transversales muy finos del envés de las hojas de geranio (Geranium sp.) y espinaca (Spinacia oleracea) y coloquelos sobre una gota de agua en una lamina. Cubra la muestra con una laminilla.

Sipinacea oleracea,  corte transversal del envés de la hoja,
no se ha utilizado tinción, aumento 400X. 

Geranium sp. Corte transversal del envés de la hoja,
no se ha utilizado tinción, aumento 400X.

Los cloroplastos solo pueden ser observados en las células oclusivas del estoma ya que las células epidérmicas carecen de ellos.

B. Obtención de pigmentos fotosintéticos:

1. Coloque en un mortero hojas de espinaca o geranio previamente lavadas y finamente picadas. Agregue 1 mL de etanol. Triture las hojas hasta obtener una suspensión homogénea.
2. Filtre el extracto con la ayuda de un embudo con gasa.
3. Coloque 1 mL del filtrado en un tubo de ensayo y agréguele 2 mL de bencina, agite y luego vacíelo en una placa Petri. Inmediatamente coloque papel filtro en forma de cono o triángulo sobre ella.
4. Observe la separación entre los pigmentos fotosintéticos por la diferencia en su recorrido en el papel filtro. 

Separación de los pigmentos por el peso molecular. De arriba
hacia abajo: Carotenos, Xantófilas, Clorofila A y Clorofila B

El papel filtro absorbe la solución de los pigmentos disueltos en bencina, la bencina se evapora rápidamente y deja a los solutos que estaban disueltos en ella impregnados al papel filtro. Pero la manera en la que estos pigmentos son arrastrados por el papel filtro no es uniforme, la longitud recorrida será inversamente proporcional al peso molecular de los pigmentos, de modo que los pigmentos que se encuentran en la parte más elevada son los más livianos y los que se quedan en la región baja del papel filtro son los más pesados. De este modo podemos separar a los pigmentos por sus masas moleculares, este método es conocido como cromatografía en papel.

C. Utilización del CO2:

1. Incorpore 10 mL de agua destilada a 2 tubos de ensayo y añada 2 gotas de azul de bromotimol a cada tubo.
2. Con la ayuda de un sorbete burbujee cada uno de los tubos soplando suavemente. Observe el cambio de coloración.
3. Sumerja en cada uno de los tubos un vástago de elodea (Elodea sp.) de aproximadamente 5 cm de longitud y tape los tubos. Coloque un tubo a plena luz y el otro en la oscuridad por espacio de 1 hora.
4. Observe los tubos y haga sus conclusiones.

A la derecha el tubo de ensayo que estuvo expuesto a la luz
y a la izquierda el que se mantuvo en la oscuridad.

El quid de este experimento es que el bromotimol es un tinte sensible al pH, a pH básico es amarillo y a pH básico es azul, de modo que al soplar con el sorbete lo que estamos haciendo es disolver CO2 en la solución. El CO2 reacciona con el agua formando ácido carbónico que acidifica la solución virando el color de la solución de azul a amarillo. 

Al introducir una rama de elodea y exponerla al Sol esta utiliza el CO2 del medio para realizar la fotosíntesis; al extraer el CO2 del medio le estaría devolviendo la basicidad que poseía y con ella su color azul mientras que la rama de elodea que se mantiene en la oscuridad no puede realizar la fotosíntesis por lo que no puede extraer CO2 del medio y por ello el color amarillo se mantiene.

Extraído y modificado de:

Guía de laboratorio de Biología celular UNMSM, Lazo F, Suyo M, Vivas D, Lima, 2016, pág 32-34.

Tipos básicos de tinción en células eucariotas

Tipos básicos de tinción en células eucariotas

Todos los organismos comparten los mismos constituyentes básicos: las células. Aunque las características de las células varían de una célula a otra, existen aspectos básicos que comparten todos los tipos celulares como son: Una membrana plasmática externa que rodea la célula, el modo de almacenamiento de la información (en polinucleótidos), un metabolismo que transforma su medio para satisfacer sus necesidades bioquímicas, todas las células establecen respuestas ante los estímulos tanto internos como externos a corto y largo plazo (irritabilidad y evolución), etc.

En esta práctica comprobaremos que son las células los constituyentes básicos de los organismos al observar muestras de tejidos tanto animal como vegetal. También observaremos las diferentes formas que pueden tomar las células tanto animales como vegetales y estableceremos tanto puntos en común entre ambos tipos celulares como sus divergencias. 

Materiales

-Microscopio compuesto.

-Láminas y laminillas.

-Solución de azul de metileno.

-Solución de lugol.

-Colorante Wright.

-Pinzas.

-Lancetas hematológicas.

-Hoja de afeitar.

-Goteros.

-Allium cepa (cebolla).

-Alcohol yodado, agua destilada.

-Algodón.

Desarrollo 

A. Observación de las células epiteliales de la mucosa bucal:

1. Cuidadosamente con el extremo de una lámina limpia o un hisopo, raspe la superficie interna de la mejilla; al hacer esto la fricción provocada entre el hisopo o lamina y la mejilla provocará que la célula se desprenda del tejido bucal y sea recogida por el hisopo o lamina.
2. Deposite el material obtenido en una lámina portaobjeto (frotis).
3. Secar al medio ambiente la lámina que contiene la muestra por 5 minutos.
4. Cubrir la muestra con azul de metileno durante 10 minutos.
5. Eliminar el exceso de colorante y lavar con agua corriente.
6. Secar la lámina y observar al microscopio.

Frotis bucal humano, células epiteliales de la mucosa bucal,
tinte: azul de metileno, aumento: 100X. Las células
poseen un aspecto amorfo con un núcleo intensamente teñido

Frotis bucal, células epiteliales de la mucosa bucal,
tinte: azul de metileno, aumento: 400X. 

B. Observación de las células epiteliales del catáfilo de cebolla (allium cepa):

Las células del catáfilo de la cebolla no poseen función fotosintética, por lo que no observaremos cloroplastos; sin embargo, si podremos visualizar otras estructuras celulares.

1. Extraiga un pequeño fragmento de la epidermis interna del catáfilo de cebolla.
2. Utilizando la lámina y laminilla, monte la preparación, coloreando con solución de lugol.
3. Observe al microscopio.

Allium cepa, catáfilo, se ha colocado la muestra en un medio
de lugol, aumento: 100X. Las células están apiladas, poseen formas
casi geométricas y carecen de cloroplastos,

C. Observación de formas de núcleo en leucocitos humanos:

Los leucocitos son un tipo celular del tejido conectivo con capacidades inmunológicas, se dividen en granulocitos y agranulocitos. Los granulocitos, a su vez, se dividen en eosinófilos, neutrófilos y basófilos. Los agranulocitos se subdividen en monocitos y linfocitos. Cada uno de estos tipos celulares posee características externas distintivas que nos permite reconocerlos. 

1. Desinfectar el dedo anular con alcohol yodado y algodón. Con una lanceta estéril punzar el dedo y dejar caer una gota de sangre sobre un extremos de la lámina portaobjetos.
2. Con ayuda de otra lámina formar un ángulo de 45º y realizar un frotis, tratando de esparcir homogéneamente la gota de sangre sobre la superficie de la lámina.
3. Dejar secar la preparación 5 minutos al ambiente y proceder luego a la coloración.
4. Cubrir el frotis con el colorante de Wright por 1 minuto.
5. Sin eliminar el colorante agregar agua destilada y dejar actuar por 10 minutos.
6. Eliminar luego el colorante y lavar suavemente con agua de caño.
7. Dejar secar la lámina coloreada.
8. Una vez que la lámina coloreada ha secado, observar al microscopio con el objetivo de inmersión y aceite de inmersión.

Extraído de:
Guía de laboratorio de Biología celular UNMSM, Lazo F, Suyo M, Vivas D, Lima, 2016, pág 11-14 .

Enfermedades Virales

Enfermedades Virales

Los virus se encuentran en todos lados, donde hay vida existen virus; los virus son parásitos intracelulares extremos, por lo tanto, requieren la supervivencia del hospedero para poder asegurar su supervivencia, en sus hospederos naturales tienden a no causar enfermedades o solo enfermedades leves; sin embargo, cuando un virus infecta a un hospedero nuevo puede provocar enfermedades severas e incluso la muerte, esto se debe a que el virus se está adaptando al nuevo hospedero. Por ejemplo, el virus del ébola es un virus cuyos hospederos naturales son los murciélagos frugívoros de la familia de Pteropodidae en ellos el virus no provoca ninguna enfermedad; sin embargo, cuando el virus infecta a los humanos provoca una enfermedad muy severa cuya  mortalidad es desde 60% a 90%. Los virus han afectado a la humanidad desde sus inicios, hay evidencia en un tallado egipcio del año 3000 a.c donde se muestra a un sacerdote afectado por la poliomielitis; a pesar de ello, su descubrimiento es reciente debido a su tamaño nanoscópico. El estudio de los virus es menester ya que algunos pueden causar enfermedades severas, altamente infecciosas y resistentes a los antibióticos;  en este trabajo se detallara: ¿qué es un virus?, teorías sobre el origen de los virus, descubrimiento de las enfermedades virales, clasificación de los virus y etapas de la infecciones viral.

Los virus son paquetes moleculares estables que contienen una cubierta proteica (cápside) dispuesta alrededor del ácido nucleico del genoma viral. Está cubierta proteica proporciona protección al genoma e interviene en el reconocimiento de las células huésped para iniciar la infección. Los virus son parásitos intracelulares obligados, debido a que solo  pueden reproducirse dentro de una célula huésped. Un virus aislado es incapaz de reproducirse ni de hacer algo más allá de infectar  una célula huésped adecuada, en este estado se les llama virión. Los virus carecen de enzimas metabólicas, ribosomas o cualquier otro sistema para elaborar proteínas, por esta razón no se les considera parte de la vida. Después de infectar  una célula utilizan la maquinaria intracelular para duplicarse e infectar a más células, esto significa que íntegramente las proteínas y los cromosomas virales están constituidas por los 20 aminoácidos y 4 nucleótidos principales que se hayan en las células corrientes.

 Se han propuesto diversas teorías sobre el origen de los virus; una de ellas es la teoría regresiva que propone a los virus como formas degeneradas de parásitos intracelulares. Esta teoría explica el origen de los virus en dos etapas: en la primera etapa el parasito ancestral podría haber perdido muchas de sus funciones biológicas y conservando su material genético, un origen de replicación y los mecanismos de regulación de la replicación, al finalizar esta etapa el parasito ancestral se habría reducido a una molécula de ADN parásita; en una segunda etapa, la molécula de ADN parásita habría adquirido una cápside que se podría haber formado a partir de  las estructuras subcelulares de la célula huésped. Esta nueva capside le otorgaría la capacidad de  trasladarse de célula a otra. Otra teoría postula que los virus  habrían de originarse a partir de componentes celulares normales (ADN o ARN) que habrían adquirido la capacidad de replicarse de manera autónoma escapando del control celular y comenzando a evolucionar de forma independiente. Esta teoría explicaría el origen de los virus que tienen como genoma el ADN, ellos se originarían a partir de plásmidos (moléculas de ADN bacteriano independiente del genoma principal) o transposones (moléculas de ADN móviles dentro del genoma eucariota); los retrovirus a partir de retrotransposones (elementos genéticos que se trasforman en ARN para de nuevo convertirse en ADN con el fin de colocarse en otra zona) y los virus con ARN a partir se ARN mensajero (molécula de ARN cuya función es guiar la síntesis de proteínas) autoreplicativo. Otra teoría se basa en la hipótesis de un mundo prebiótico basado en ARN. El hecho de que las moléculas de ARN puedan actuar como catalizadores (molécula que acelera una reacción química) sugiere que pudo haber desempeñado un papel fundamental en el origen de la vida y  los virus. Esta teoría sugiere que algunas moléculas de ARN formaron sistemas autoreplicativos que más tarde formarían a las células primitivas, mientras que otras moléculas de ARN se volvieron parásitas de las primeras y más tarde se convertirían en los actuales virus de ARN. Actualmente el ARN que forma parte de algunos virus todavía conserva algunas propiedades catalíticas, esto podría ser “fósil” de aquel mundo prebiótico.

Nota: ARN significa ácido ribonucleico y así como el ADN también puede almacenar información.

La sospecha de la existencia de seres infecciosos más pequeños que las bacterias comenzó con las investigaciones de Adolfo Mayer que descubrió que se  podía transmitir la enfermedad del mosaico del tabaco de una planta a otra frotando las plantas sanas con la savia extraída de las hojas enfermas, después de la búsqueda infructuosa del germen infeccioso en la savia, Mayer concluyó en que era una bacteria extraordinariamente  pequeña que no podía verse en el microscopio. Esta hipótesis fue probada una década más tarde por Dimitri Ivanowsky, un investigador ruso, que  pasó la savia por un filtro diseñado para eliminar bacterias, después de filtrar la savia todavía producía la enfermedad del mosaico. Ivanowsky formuló la hipótesis de que eran  bacterias que producían una toxina filtrante,  las que causaban la enfermedad del mosaico. Esta hipótesis fue descartada cuando  Martinus Beijerinck  hizo un experimento sencillo en el cual froto las plantas con la savia filtrada y, después que la planta desarrollara la enfermedad, utilizó su sabia para infectar a otras plantas, continuando el proceso a través de una serie de infecciones. Concluyó que el patógeno se había reproducido, porque su capacidad para causar la enfermedad no se atenuaba, además el ‘agente misterioso’ no se podía cultivar coma las bacterias imaginó que era una partícula mucho más pequeña y simple  que las bacterias. Sus sospechas se  confirmaron por Wendell Stanley cuando cristalizó un VMT (virus del mosaico del tabaco).

Los virus se pueden clasificar de muchas formas, una de ellas es según el huésped: Un bacteriófago es un tipo virus que infecta bacterias, este virus generalmente tiene un genoma de ADN de 5.000 a 500.000 pares de bases nitrogenadas, su tamaño  oscila entre 20 y 200 nm aproximadamente. Los fagos son ubicuos y pueden ser encontrados en diversas poblaciones de bacterias, tanto en el suelo como en la flora intestinal de los animales. Uno de los ambientes más poblados por fagos y otros virus es el agua de mar, donde se estima que puede haber en torno a 109 partículas virales por mililitro; ¡pudiendo estar infectadas por fagos el 70% de las bacterias marinas! Los virófagos  son virus que infecta a otros virus, generalmente a virus gigantescos; por ejemplo, el virus Sputnik parasita al mimivirus aprovechándose de la infección del mimivirus en una ameba, el virus Sptunik inserta su genoma dentro del genoma del mimivirus ya anexado al genoma de la  ameba y hace que el mimivirus produzca viriones del virus Sputnik, esto logra aumentar la vida de las amebas infectadas; en el 2008 se descubrió el Mavirus que infecta al Cafeteria roenbergensis que a su vez infecta al zooplancton. Si estos virófagos  se insertan en zonas sensibles del genoma del virus huésped pueden hacer inviable la infección, por esta razón son potenciales antivirales. Los prootozoofago  son virus que infectan a los protozoos, por ejemplo el mamavirus, que tiene el genoma más grande que cualquier virus marino conocido, el cual consta de aproximadamente 730.000 pares de bases de ADN de doble cadena. Entre los 544 genes, existen algunos que codifican factores y enzimas que reparan el ADN y la sintetizan hidratos de carbono. Los zoófagos son virus que infectan a los animales, por ejemplo, el ébola, la gripe, el VIH, etc. Los fitófagos son virus que atacan a las plantas, por ejemplo el mosaico del tabaco. Otra clasificación es  según el genoma viral: desoxiribovirus, que posee ADN, por ejemplo, la varicela, viruela, herpes, hepatitis, mononucleosis, etc; y los ribovirus, que poseen ARN, por ejemplo, el sarampión, influenza, rubeola, VIH, rabia, ebola y hepatitis a y c.

Las fases de las infecciones virales son: la entrada al hospedero, replicación primaria, viremia, replicación secundaria, respuesta inmune y recuperación o muerte. El virus entra al huésped por contacto con alguna superficie corporal como la piel, mucosa de los aparatos respiratorios, gastrointestinales o urogenitales, también pueden entrar directamente al torrente sanguíneo mediante trasfusiones de sangre, picaduras de insecto o agujas infectadas. Los virus primero se replican en el sitio primario de entrada, en algunos casos producen una enfermedad localizada sin necesidad de diseminación sistémica adicional; muchos otros virus producen enfermedades en sitios distantes al sitio de infección inicial, los mecanismos para que el virus llegue a su destino son variados; no obstante, los principales son: el linfático y sanguíneo. Al estado en el que los viriones se encuentran en el plasma sanguíneo se  llama viremia, este estado generalmente es corto,  luego que el virus llega a su destino final ingresa a las células huésped. Después del ingreso a la célula algunos virus se replican mientras que otros entran en estado de latencia, algunas células después de la infección, debido al estrés celular, desencadenan mecanismos de autodestrucción, en respuesta a esto algunos virus tienen factores que bloquean esta autodestrucción. Los virus como el VIH o el ébola después de replicarse destruyen la célula huésped provocando gran daño tisular mientras que otros como la gripe no necesita destruir la célula para propagarse, por esta razón la alteración de los tejidos celulares por la infección no siempre es la causa principal de los síntomas de las enfermedades virales, sino mas bien la propia respuesta inmune. Después de la infección el sistema inmunitario comienza la respuesta a través de una serie de complejas respuestas inespecíficas y específicas donde participan barreras físicas corporales, anticuerpos, interferones, citocinas y, probablemente, otros factores de defensa hospedera, todo ello en dependencia del virus y la enfermedad particular; también, existen virus que atacan al propio sistema inmunológico haciéndolo inservible como el VIH y otros que bloquean la respuesta inmune como el ébola. La recuperación depende de factores que incluyen el estado inmunitario, el escenario genético individual, la edad, la nutrición y hasta condiciones ambientales específicas en el marco de la relación huésped-parásito.

En conclusión, los virus tienen una gran diversidad, parasitando a todos los tipos celulares conocidos  y posiblemente sean tan antiguos como la vida misma; han coevolucionado con los seres vivos hasta poder competir con la  respuesta inmune de los organismos multicelulares y hasta el momento algunos han logrado superar la medicina moderna y la ciencia humana, por esta razón existen grandes proyectos de investigación en laboratorios de avanzada para poder disminuir el índice de mortalidad causado por virus y evitar brotes y rebrotes.

Bibliografía: 

Shors, Teri. Virus: Estudio Molecular Con Orientacion Clinica/ Molecular Study With Clinical Orientation. Ed. Médica Panamericana, 2009.                                                                                                                                                                                         

Curtis, Helena, y Adriana Schnek. Curtis. Biología. Ed. Médica Panamericana, 2008, page 261

«Enfermedad por el virus del Ebola». Organización Mundial de la Salud. Accedido 1 de mayo de 2019. https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/ebola-virus-disease.

«Fases de infección viral, Microbiología y parasitología medica» Libros de autores cubanos, Accedido 16 de noviembre del 2014.

«Origen de los virus» Microbiología general de la UGB consulta: 15 de  noviembre del 2014.
https://microbiologiageneraluvg.wordpress.com/2013/08/03/origen-de-los-virus/