12 febrero, 2012

SÚPERRATÓN

¿Qué tienen en común estas tres imágenes?


Pues sí, aún teniendo en cuenta lo borroso de la tercera, los 3 son ratones, pero no solo son ratones… SON SUPERRATONES.

La explicación del primero casi sobra. Muchos de nosotros hemos visto los dibujos de súper ratón, que aunque son bastante antiguos, se han repuesto una y otra vez en las mañanas de dibujos antes de irnos al colegio.

Creado por Izzy Klein inicialmente como una súper mosca, se ve que la idea no cuajó mucho y Paul Terry cambió el dibujo a un ratón. Primero fue creado como una parodia de Superman y se caracterizó durante 7 capítulos como “Super Mouse” entre 1942 y 1943. Pero en 1944 saltó a los cómics como “Mighty Mouse” perdiendo su traje azul y cambiándolo por uno amarillo (algo menos parecido al de superman pero igualmente con los calzoncillos por encima del pantalón).

Con el mismo nombre, Mighty Mouse, salió al mercado el primer Mouse multibotón fabricado y comercializado por Apple Computer en 1995. Anteriormente los ratones  que se vendían eran los Apple Lisa de un solo botón. El nombre del famoso ratón de ordenador se utilizó bajo la licencia de Viacom, heredera propietaria de los dibujos animados con el mismo nombre.

Bueno, vayamos con el verdadero protagonista de la entrada de hoy. El tercero en discordia, a diferencia de los otros dos, si es un ratón de verdad, y si tiene unos poderes que están por encima de lo que es esperable para un ratón de laboratorio.

El 23 de Agosto de 2007 se publicó el siguiente artículo:


A modo de resumen, lo que hizo este grupo es un ratón transgénico, que contenía un gen quimérico en el que el cDNA de la Fosfoenolpiruvato carboxikinasa (GTP – PEPCK-C (EC 4.1.1.32) fue unido al promotor del gen de actina alpha esquelética. Con esto consiguieron un ratón que expresaba la enzima PEPCK citosólica en músculo esquelético con la misma potencia con que lo suele hacer el gen de la alpha actina, es decir, mucho mas muchísimo, y muchísimo más que más.

Pero, ¿Qué pasa con esa enzima?, ¿Cuál es su función normal?


La fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK) es una enzima que cataliza el paso del Oxalacetato a Fosfoenolpiruvato con el consiguiente gasto de energía en forma de GTP y formación como subproductos de CO2 y GDP. En términos generales de ruta, participa en un proceso denominado GLUCONEOGÉNESIS.

La gluconeogénesis, como su propio nombre indica, es la ruta de síntesis de glucosa de novo a partir de sustratos no glucídicos como por ejemplo aminoácidos. Además es una reacción irreversible, es decir, no funciona en sentido opuesto.

Con esta ruta y concretamente con esta enzima, como reacción limitante de la ruta, conseguimos energía en forma de glucosa, cuando no es posible conseguirlo de otra forma.

Al hacer deporte, vamos gastando la energía más rápida de gastar que tenemos en nuestro cuerpo, los azúcares; pero conforme seguimos haciendo deporte, esa fuente de energía se va agotando y nuestro cuerpo debe recurrir a otras fuentes alternativas. Otro día entraremos en la bioquímica del deporte, donde no abunda el oxígeno pero si los ácidos como el lactato.

Pues bien, volvamos a nuestro Súper ratón. Los investigadores buscaban con estos ratones transgénicos, conocer la función que tenía la enzima en músculo esquelético, pues se conocía muy bien en hígado pero no tanto en músculo.

Al conseguir una expresión constitutiva (permanente y alta) de esta enzima en el tejido muscular, observaron una serie de cambios en estos ratones respecto a los controles no modificados. A los ratones modificados genéticamente los denominaron PEPCK-Cmus mice.

Estos ratones tenían una expresión de hasta 9 unidades de enzima por gramo de músculo en comparación con las 1-3 uni/g de los controles. Eran 7 veces más activos en las jaulas y ante los obstáculos, y podían correr más de 6 kilómetros a la velocidad de 20 m/min sin descansar, en comparación con los controles que solo lo hacen hasta 0.2 kilómetros y paran a descansar con síntomas de entumecimiento. 

Su consumo de oxígeno era mayor al igual que la tasa de respiración, y la concentración de lactato (indicativo de una actividad deportiva fuerte) era menos de la mitad que en sus homólogos controles, es decir, hacían mucho más deporte sin cansarse, porque sus músculos no quedaban sin oxígeno y apenas producían fermentación, responsable de la producción de lactato.

En consecuencia a su elevado metabolismo estos ratones consumían hasta un 60% más de alimento que los controles pero pesaban casi la mitad. La cantidad de grasa almacenada en su cuerpo no llegaba ni al 10% de los controles. El número de mitocondrias y triglicéridos era increíblemente alto y llegaban a vivir hasta 2.5 años (un ratón de laboratorio normal, y sin hacerle muchas perrerías suele vivir entre 6 y 12 meses)

Estos ratones eran en toda regla unos SUPERRATONES, capaces de correr y correr y correr. Observad el video, no tiene desperdicio.


En la actualidad el ratón sigue corriendo en los laboratorios de Ohio y hay grandes apuestas para ver que sucede antes, que se apague la bombilla fabricada por Thomas Alva Edison o se pare el Ratón.

Os podéis descargar el artículo gratuitamente AQUI pero de todos modos os pongo algunas imágenes del artículo.




En cualquier caso, cabe peguntarse si esto pudo tener algún efecto secundario a los ratones que fuese adverso y la respuesta es que si. 
Al parecer los ratones PEPCK-Cmus mice eran tremendamente agresivos. Era muy difícil trabajar con ellos, cogerlos e incluso se requería mucha dosis de anestesia para poder dormirlos.

Quien sabe, Uno de estos dos puede ser un PEPCK-Cmus mice.


Quien seguro que es así por naturaleza y no está modificado ni alterado de ninguna forma ni se toma nada es este. Desde aquí mi apoyo para Alberto Contador.



Como siempre, espero vuestros comentarios, sugerencias, cuestiones, preguntas, quejas y demás detalles. 

04 febrero, 2012

Patatas Fritas como anticonceptivos y "Enzima" con el mismo sabor

En repetidas ocasiones hemos escuchado aquello de “somos lo que comemos” y sabemos perfectamente que nuestra alimentación incide muy directamente es nuestra salud. Tanto es así, que si conociéramos a la perfección las propiedades medicinales de las plantas, casi sólo con la alimentación podríamos evitar ir al médico en un 95% de las ocasiones.

Por desgracia, si no sabemos ni lo que es la biotina… (Próximamente una entrada sobre el tema) difícilmente reconoceremos la planta de la que se saca el Ácido acetilsalicílico, más conocido como Aspirina. (sauce blanco Salix alba”) Por poner un ejemplo.

Ácido acetilsalicílico

Sálix alba

Hoy quiero llamar la atención sobre las patatas fritas (Lo siento laysadictos, No, lo siento pero no voy a decir que son el mejor producto del mundo ni que tienen propiedades antioxidantes o anticancerígenas).

La papa, patata (como se le llamó a partir del siglo XVIII) o "Solanum tuberosum" es una planta solanácea procedente de América del Sur que actualmente se cultiva y consume en todo el mundo aunque originalmente se domesticó en la altiplanicie andina hace ahora más de 7500 años. Allí, en laboratorios al aire libre, los Quechua hablantes sembraban en terrazas redondas y protegidas del clima andino diferentes tipos de papas y fueron seleccionando poco a poco aquellas variedades no tóxicas y de mayor tamaño y mejor sabor.

Aquí os dejo algo de información y de paso una buena opción para hacer si visitáis Perú (zona de Cuzco).

La papa es un tubérculo rico en almidón que además posee otro componente en el que es bastante rico, la Asparagina. La asparagina es un aminoácido no esencial para los humanos, es decir, podemos sintetizarlo nosotros mismos a partir de intermediarios metabólicos presentes en el hombre como, por ejemplo, el oxalacetato.

Asparagina, Asn.

Hasta aquí ningún problema. Hay otros muchos alimentos ricos en Asparagina como la leche, la carne, los huevos, el pescado, los espárragos, frutos secos y otras semillas. El problema es la cantidad y el modo de consumo.

Una de las formas más comunes de consumir la patata es frita. Para conseguir esas patatas fritas, se procesan y se cocinan a alta temperatura con aceite, produciéndose así una reacción muy curiosa y no totalmente conocida que es la reacción de Maillard.

La reacción de Maillard o Glucosilación no enzimática de proteínas, trata de un conjunto de complejas reacciones químicas producidas entre proteínas y azúcares reductores que se dan al calentar los alimentos. Se trata en esencia de una especie de caramelización de los alimentos, reacción que colorea de un marrón característico la carne cuando se cocina al horno, por ejemplo. 


No se que tendrán los pigmentos de Maillard, pero tienen una pintaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa.

Los productos mayoritarios de esta reacción son moléculas cíclicas y policíclicas, responsables del sabor y el aroma de los alimentos al cocinarse. En 1916, Louis-Camille Maillard demostró que los pigmentos marrones y polímeros que ocurren durante la pirólisis (degradación química producida únicamente por calor) se liberan después de la reacción previa de un grupo de aminoácidos con un grupo carbonilo de azúcares.

En concreto algunos de ellos son los aminoácidos Lisina, Arginina, Triptófano, Histidina y como no, Asparagina. La reacción se inicia por efecto del calor al reaccionar un grupo carbonilo (-C=O) de un azúcar libre o del almidón (carbohidrato) con un grupo amino (-NH2) de un aminoácido libre o unido a una cadena proteica, dando como resultado un intermediario complejo inestable. Este producto policondensado sufre después otros cambios: se separa o rompe originando nuevas sustancias que se recombinan en parte polimerizándose y en parte produciendo todo tipo de subproductos.

El problema es que algunos de estos productos tienen propiedades cancerígenas. Uno de los más preocupantes es la acrilamida.

Aquí os presento algunas de las moléculas y precursores propuestos para la formación de acrilamida en los alimentos tras la reacción de Maillard

La acrilamida es metabolizada (Citocromo P450) y se genera Glicidamida y ácidos mercaptúrico (el mercaptúrico se excreta por la orina, SI, ese olor tan característico de las mañanas tras una buena cena de Asado)

Los restos de la Acrilamida y Glicidamida se unen a proteínas y DNA causando daños en terminaciones neuronales e infertilidad. He aquí la idea del título, aunque viéndolo bien… además de estéril te quedas tonto.

La dosis máxima recomendada es < 3μg acrilamida/día. Viene a ser algo más de 6 Pringles al día sino comes nada más con estas características.

Para que las patatas fritas no tengan este efecto de producción de acrilamida, se pueden tomar varias medidas o estrategias tanto básicas como biotecnológicas.

  • Estrategia básica
    • Control de las condiciones de procesado (Tiempo y Temperatura)
    • Uso de fertilizantes sulfurilados (reduce la acrilamida)
    • Tratamiento de la materia prima con enzimas que degradan la Asparagina
    • Incubación con otros aminoácidos que compitan con la Asparagina

Existen algunas patentes relacionadas con la disminución de la acrilamida en los productos derivados de la patata, os pongo un par de ejemplos.

Ejemplo I: Reducir el nivel de azúcares reductores.

Un método para reducir el nivel de acrilamida en un producto alimenticio, que comprende reducir el nivel de azúcar reductor en el producto alimenticio antes de calentar. Se utiliza la Enzima Aldosa-Reductasa, que cataliza la reducción de hexosas, como la glucosa, a sorbitol.



 Ejemplo II: Reducir la formación de acrilamida en alimentos procesados térmicamente

Hacer patatas chips a partir de una masa, entendiendo que dicha masa presenta asparagina libre. Se hace en dos etapas. Una primera en la que se añade a la masa un catión divalente en cantidad suficiente para reducir la cantidad de asparagina requerida y una segunda en la que la masa se corta, se le da forma y recibe el tratamiento de calor para su cocinado. Lo siento pero el proceso no explica mucho más.

Existe otra opción, mucho más económica y útil para reducir la cantidad de Asparagina en la patata y por tanto reducir la producción de Acrilamida en el producto final. Se trata de la estrategia Biotecnológica.

  • Estrategia Biotecnológica
    • Silenciamiento de genes que codifican enzimas: (silenciamiento por amiRNAs, micro RNAs artificiales)
      • R1/PhL: Fosforilasa L asociada a almidón, Movilización Del almidón. (J Agric Food Chem (2006) 54:9882)
      • St: Asparagina sintasa que pasa Asp a Asn y liminta la acumulación de Asn. (Plant Biotechnology Journal (2008) 6:843)
Este acercamiento supondría un ahorro de costes muy importante a la hora del procesado de los productos que no tendría porque ser tanto. Sin embargo, la normativa vigente sobre la utilización de transgénesis o cualquier otra forma de organismos genéticamente modificados, dificulta mucho el poder usar esta aproximación.

Al final, mira tu que cosas, utilizando enzimas como la aldosa reductasa o silenciando otras enzimas como la Fosforilasa L y la Asparagina Sintasa, evitamos el efecto de un proceso, la reacción de Maillard, que no se lleva a cabo por enzimas.


Esta entrada participa en la X edición del Carnaval de Biología, organizado por el blog Scientia y en el XII Carnaval de la Química alojado en el blog Historias con mucha Química