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miércoles, 7 de julio de 2010

EL ESCUDO DEL GENOMA CONTRA LA LUZ SOLAR

Tras una década de lucha, los investigadores han determinado la estructura de una enzima que repara los daños provocados por el Sol en el ADN, y tiene un importante papel en la prevención del cáncer de piel.
La luz ultravioleta del Sol puede causar daños en el ADN fusionando entre sí dos bases de nucleótidos que está codo con codo en una hebra de ADN.

Esto forma una lesión que distorsiona la hélice de ADN, haciendo que sea imposible para la mayor parte de enzimas implicadas en la replicación del ADN leer el lugar alterado de forma correcta.

En 1999, los investigadores informaron que una enzima, la ADN polimerasa η (‘eta’), miembro de una familia de proteínas que lucha contra los daños del ADN, es capaz de corregir este error.

La enzima muta en algunos pacientes con una condición conocida como xeroderma pigmentoso, la cual causa una extrema sensibilidad a la luz solar. En tales pacientes, incluso la más breve exposición al Sol puede ser suficiente para provocar cáncer de piel.

Esta semana, dos grupos de investigación informan en Nature1,2 que finalmente han determinado con precisión cómo la ADN polimerasa η logra esta hazaña. Los equipos han capturado una instantánea molecular de la enzima – de la levadura Saccharomyces cerevisiae y de los humanos – cuando lee ADN dañado y genera una prístina copia sin mutar.

“Estos dos artículos representan un gran paso adelante en la comprensión del mecanismo básico responsable del cáncer de piel”, dice Thomas Kunkel, bioquímico en el Instituto Nacional de Ciencias Ambientales de la Salud en Research Triangle Park, Carolina del Norte, que no estuvo afiliado a ninguno de los estudios.

La recompensa de la perseverancia

Es un logro que muchos laboratorios han estado luchando por conseguir, dice Kunkel. “Mi propio laboratorio ha estado tratando de lograr las respuestas que hay en estos artículos durante al menos tres años”, señala. “Hemos derrochado mucha energía en esto, pero no podíamos resolver las estructuras”.

El problema está en los cristales de proteína que a menudo se usan para determinar las estructuras moleculares, dice Satya Prakash, bioquímico en la Rama de Medicina de la Universidad de Texas en Galveston y autor de uno de los artículos de Nature.

Estos cristales constan de muchas copias de la proteína ensamblados juntos en una matriz de repetición. Las interacciones entre las proteínas de los cristales congela a la polimerasa en su sitio, haciendo imposible a los investigadores observar cómo procesa el ADN.

“Pasamos nueve años dando vueltas sobre esto, haciendo millones de cosas”, dice Prakash. “Francamente, hubo momentos en los que dije, ‘¿Sabes qué? Deberíamos olvidarnos de esto’”.

Pero entonces, el colaborador de Prakash, Aneel Aggarwal de la Escuela de Medicina Mount Sinai en Nueva York, pensó en mutar dos aminoácidos en la ADN polimerasa η de la levadura que estaba interactuando con otras copias de la proteína en el cristal.

Mientras tanto, Wei Yang del Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales en Bethesda, Maryland, y sus colegas tomaron una aproximación similar usando la versión humana de la proteína.

Gran agarre

Ambos equipos convergieron en la misma explicación sobre las inusuales capacidades de la ADN polimerasa η. Como otras ADN polimerasas, la encima tiene forma de mano, con regiones distintas de dedos, palma y pulgar.

La enzima se coloca sobre el ADN como su agarrase una cuerda. Las regiones de la palma y los dedos de la proteína interactúan con el ADN y forman lo que se conoce como ‘sitio activo’, donde tiene lugar la catálisis.

En la ADN polimerasa η, este lugar activo es mayor que en otras enzimas similares de replicación del ADN. El lugar activo más amplio es capaz de acomodarse en la lesión provocada por la luz ultravioleta, permitiendo que la proteína lea las dos bases de timina fusionadas, insertando el encaje correcto de pares de bases (adenina, adenina) en una nueva hebra de ADN, y continuar con la cadena.

Además, la enzima tiene una región rígida de ‘tablilla molecular’ que evita que la plantilla de ADN se desliza fuera de su conformación normal.

El equipo de Yang determinó que ocho de las mitaciones a veces encontradas en pacientes con xeroderma pigmentoso interferían con la tablilla molecular o con el mayor lugar activo.

Con estas estructuras conocidas, Kunkel dice que el campo está listo para aprender más sobre cómo las células tratan el daño causado por la luz solar — y tal vez otros factores. “Casi con toda certeza será verdad”, dice, “que esta enzima tiene otras importantes funciones en la célula aparte de reparar los daños ultravioleta”.

Fuente: NatureNews

PRIMERA IMAGEN DE UN EXOPLANETA

Se ha confirmado oficialmente que un planeta fuera de nuestro Sistema Solar, del cual se dijo que fue el primero en ser fotografiado directamente por telescopios terrestres, orbita a una estrella similar al Sol, de acuerdo con observaciones de seguimiento.

El planeta gigante aparece arriba a la izquierda de la estrella. Crédito Observatorio Géminis.

El exoplaneta tiene ocho veces la masa de Júpiter y orbita a una distancia inusualmente grande de su estrella madre – más de 300 veces más lejos de lo que está la Tierra respecto al Sol.

Los astrónomos descubrieron el planeta en 2008 usando observaciones en luz visible de telescopios sobre la Tierra, tomando la primera fotografía directa de un mundo extrasolar.

Pero en ese momento aún había una remota posibilidad de que sólo pareciera orbitar la estrella desde la perspectiva de la Tierra, debido a un afortunado alineamiento del objeto, la estrella y el observador.

“Nuestras nuevas observaciones descartan esta posibilidad de alineamiento, y por tanto confirman que el planeta y la estrella están relacionados entre sí”, dice el astrónomo David Lafreniere, que lidera el equipo de investigación que descubrió el planeta.

Las nuevas observaciones que confirman que el planeta orbita a su estrella madre están realizadas usando la tecnología de alta resolución de óptica adaptativa en el Observatorio Géminis.

El observatorio es una colaboración internacional de dos telescopios idénticos de 8 metros situados en Mauna Kea, Hawai y Cerro Pachon en en norte de Chile.

Un planeta alrededor de una estrella joven

La estrella madre, que se estima que tiene una masa de aproximadamente el 85 por ciento del Sol, está situada aproximadamente a 500 años luz de distancia en un grupo de jóvenes estrellas conocidas como la Asociación Superior de Escorpión que se formaron hace unos 5 millones de años.

El planeta tiene una temperatura estimada de unos 1500 grados Celsius. Esto hace que el planeta esté mucho más caliente que Júpiter, el cual tiene una temperatura en la capa superior de nubes atmosféricas de aproximadamente menos 110 grados Celsius.

La edad relativamente joven del sistema – nuestro Sistema Solar tiene 4600 millones de años – explica la alta temperatura del planeta, de acuerdo con los investigadores.

La contracción del planeta bajo su propia gravedad durante su formación aumenta rápidamente su temperatura a miles de grados.

Pero una vez termina esta fase de contracción, el planeta se enfriará lentamente emitiendo luz infrarroja. En miles de millones de años, el planeta alcanzará una temperatura mucho más similar a la de Júpiter.

La historia del descubrimiento de un planeta

Lafreniere y su equipo de investigación anunciaron por primera vez el descubrimiento del planeta en septiembre de 2008.

En ese momento estaba en la Universidad de Toronto, pero ahora está en la Universidad de Montreal y el Centro para Investigación en Astrofísica de Quebec.

En 2008, los investigadores afirmaron que el descubrimiento también representaba la primera imagen de un planeta que orbita a una estrella similar al Sol.

Otros astrónomos también han hecho afirmaciones similares, incluyendo el descubrimiento en 2004 de un objeto que podría ser un planeta o un tipo e estrella fallida conocida como enana marrón.

“Allá por 2008 lo que sabíamos con seguridad es que esto era un objeto joven de masa planetaria que se situaba cerca de una joven estrella similar al Sol”, dijo Lafreniere.

La gran proximidad de los dos objetos cósmicos parecía sugerir que estaban asociados entre sí, pero había una posibilidad – aunque improbable de que no estuviesen relacionados y sólo se hubiesen alineado en el cielo por casualidad.

Uno de los objetos podría haber estado más cerca o más lejos en una distancia considerable. Por lo que se requerían más observaciones para confirmar el hallazgo cósmico.

Los resultados del estudio se publicarán en un próximo ejemplar de la revista The Astrophysical Journal.

El sistema, conocido como 1RXS J160929.1-210524 (o 1RXS 1609 para abreviar), dará a los científicos un ejemplo único de estudio, dado que su extrema separación de la estrella parece desafiar las teorías comunes de formación planetaria.

“La extraña posición de este mundo alienígena podría decirnos que la naturaleza tiene más de una forma de fabricar planetas”, dice el coautor del estudio Ray Jayawardhana de la Universidad de Toronto.

“O, podría estar apuntando a una violenta juventud cuando los encuentros cercanos entre planetas recién nacidos lanzan a algunos hermanos fuera de las zonas internas”.

El equipo de astrónomos detectó inicialmente el exoplaneta usando el Observatorio Géminis en abril de 2008, lo cual hacia del mismo el primer planeta conocido en orbitar una estrella similar al Sol revelado por imagen directa.

En esa época los investigadores obtuvieron también un espectro del planeta y fueron capaces de determinar muchas de sus características iniciales, las cuales se confirmaron en el nuevo estudio.

“En retrospectiva, ¡esto hace de nuestros datos iniciales el primer espectro de un exoplaneta confirmado!”, dice Lafreniere.

El espectro ilustra las características de absorción debidas al vapor de agua, monóxido de carbono e hidrógeno molecular en la atmósfera del planeta.

Otros planetas lejanos fotografiados

Éste no es el único exoplaneta en ser descubierto mediante imagen directa.

Desde que se observó inicialmente 1RXS 1609, se han encontrado además otros exoplanetas, incluyendo un sistema de tres planetas que orbitan alrededor de la estrella HR 8799. Este descubrimiento también se realizó usando el Observatorio Géminis.

La última confirmación de exoplanetas es única, no obstante, debido a que los planetas alrededor de HR 8799 giran mucho más cerca de su estrella madre.

El estudio de 1RXS 1609 también verificó que no hay otros planetas grandes (entre una y ocho veces la masa de Júpiter) en el sistema que estén más cerca a la estrella.

Observaciones futuras pueden revelar evidencias sobre el origen del extraño y alejado planeta. De hecho, en los próximos años, debería ser posible detectar una ligera diferencia en el movimiento del planeta y su estrella, debido a sus órbitas mutuas.

Esta diferencia, no obstante, será “muy pequeña”, dice el coautor del estudio Marten van Kerkwijk de la Universidad de Toronto, dado que el periodo orbital más rápido posible es de más de mil años.

Midiendo la velocidad del planeta

Pero, usando Géminis, es posible medir con precisión la velocidad del planeta en relación a su estrella madre.

Esto puede ayudar a los astrónomos a determinar si el planeta está siguiendo una órbita circular – como se esperaría si se formó lejos de su estrella – o si está en una órbita poco circular o incluso desligada.

Esto último podría ser el caso si se formó más cerca de la estrella pero fue desplazado como resultado de un encuentro con otro exoplaneta, dicen los investigadores.

El sistema de óptica adaptativa de los telescopios Géminis fue crucial para hacer las observaciones de 1RXS 1609.

“Sin óptica adaptativa, simplemente habríamos sido incapaces de ver este planeta”, dice Lafreniere. “La atmósfera emborrona la imagen de una estrella tanto que se extiende y es mucho más brillante que la imagen de un tenue planeta a su alrededor, haciendo indetectable al planeta.

La óptica adaptativa elimina esta borrosidad proporciona una mejor visión de objetos tenues muy cercanos a estrellas”.

Fuente: Space