{"id":131409,"date":"2012-07-30T12:13:11","date_gmt":"2012-07-30T11:13:11","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/2012\/07\/30\/131409"},"modified":"2012-07-30T12:13:11","modified_gmt":"2012-07-30T11:13:11","slug":"jugar-a-ser-bacteria-en-la-playstation","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/2012\/07\/30\/131409","title":{"rendered":"Jugar a ser bacteria en la \u201cplaystation\u201d"},"content":{"rendered":"

En el n\u00famero del 20 de julio de la revista Cell<\/a> se ha publicado un modelo te\u00f3rico que reproduce la vida de una bacteria en el ordenador.<\/strong> Los investigadores, de la Universidad de Stanford y del J. Craig Venter Institute, han conseguido formular un conjunto de ecuaciones que definen cada una de las reacciones bioqu\u00edmicas que ocurren en una bacteria pat\u00f3gena muy sencilla, Mycoplasma genitalium<\/em>, e integrarlas en un modelo matem\u00e1tico que puede ser resuelto en un ordenador, de bastante potencia (un conjunto \u201c128 core Linux cluster<\/em>\u201d).<\/p>\n

\"Mycoplasma_model\"<\/a>
Esquema de los procesos que se han modelizado en la simulaci\u00f3n del ciclo celular de Mycoplasma genitalium<\/em>.<\/strong> Fuente: <\/span>enlace<\/span><\/a>.<\/span><\/p>\n

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El modelo les permite predecir, entre muchas cosas, datos como qu\u00e9 genes del conjunto de los 525 que posee la bacteria son imprescindibles para la vida y cu\u00e1les codifican productos que pueden ser sustituidos, al menos en parte, por otros. Esta capacidad predictiva ha sido usada para poner a prueba la validez del modelo. Tambi\u00e9n el modelo puede reproducir los efectos de algunas mutaciones que afectan a la replicaci\u00f3n del ADN. Hace m\u00e1s de cuarenta a\u00f1os la gen\u00e9tica molecular de una bacteria m\u00e1s compleja, Escherichia coli<\/em>, con casi diez veces m\u00e1s de genes, ya hab\u00eda demostrado que las mutaciones que inactivan un gen llamado thyA<\/em> eran letales. La mutaci\u00f3n de este gen impide que se produzca timina, uno de los precursores del ADN, si no hay timina no se puede replicar el cromosoma y la bacteria muere. Pero si al mutante se le suministra timina se le puede rescatar. A\u00f1adiendo poca cantidad de timina el mutante puede crecer, pero los resultados de Arieh Zaritsky y Bob Pritchard<\/a> en la Universidad de Leicester demostraron que la replicaci\u00f3n no pod\u00eda ir a la velocidad normal. Por contra el crecimiento, o sea el aumento en masa, s\u00ed que se manten\u00eda al mismo ritmo que en la estirpe no mutada. Esta es una de las observaciones que ahora se puede deducir de la simulaci\u00f3n hecha en el ordenador.<\/p>\n

\"Low_thy\"<\/a>
Transici\u00f3n de c\u00e9lulas de un mutante thyA<\/em> de E. coli <\/em>desde una concentraci\u00f3n alta a otra baja de timina.<\/strong> La masa de las c\u00e9lulas aumenta mucho y la cantidad de ADN (en negro) es asimismo mayor. Fuente. <\/span>enlace<\/span><\/a>.<\/span><\/p>\n

Ya en 1968 Willie Donachie<\/a>, del Departamento de Biolog\u00eda Molecular de Edimburgo, tambi\u00e9n hab\u00eda demostrado que cada vez que se alcanza una masa m\u00faltiplo de la que se necesita para iniciar la replicaci\u00f3n del cromosoma aparece un nuevo complejo replicador. Este mecanismo consigue iniciar la replicaci\u00f3n del cromosoma aunque la replicaci\u00f3n anterior no haya acabado. En el mutante thyA<\/em> el aumento en masa no puede conducir a la divisi\u00f3n celular hasta que el cromosoma ha acabado de replicar, y como tarda mucho en hacerlo se va convirtiendo en una c\u00e9lula muy grande, en la que al aumentar la masa se van iniciando m\u00e1s y m\u00e1s replicaciones en el cromosoma. Se forman as\u00ed c\u00e9lulas muy grandes<\/a>, gruesas y con mucho ADN. Estas anomal\u00edas desaparecen si la cantidad de timina suministrada a los cultivos es mucho mayor, o tambi\u00e9n si se introduce una mutaci\u00f3n adicional en uno de los genes deo<\/em>. Los mutantes dobles (thyA<\/em>, deo<\/em>) no necesitan concentraciones de timina alta para mantener la replicaci\u00f3n de su cromosoma a velocidades normales y la mutaci\u00f3n en un gen deo<\/em> devuelve todo a la normalidad.<\/p>\n

El modelo tambi\u00e9n muestra que la iniciaci\u00f3n de la replicaci\u00f3n depende, como ya se sab\u00eda, de la uni\u00f3n de suficientes mol\u00e9culas de la prote\u00edna DnaA al origen de replicaci\u00f3n del cromosoma. Esto fue extensamente estudiado experimentalmente, tambi\u00e9n en la m\u00e1s compleja E. coli<\/em>, por Walter Messer<\/a> y sus colaboradores en el Max Planck Institute de Berl\u00edn hace ya quince a\u00f1os.<\/p>\n

Menos preciso parece el procedimiento que se ha usado para simular en el modelo el proceso de divisi\u00f3n celular. Se ha recurrido para ello a formular unas ecuaciones que van disminuyendo gradualmente el di\u00e1metro de la c\u00e9lula en su centro, l\u00f3gicamente cuando la c\u00e9lula se divide el di\u00e1metro del sitio de divisi\u00f3n ser\u00e1 cero. Pero al hacerlo, y como la divisi\u00f3n celular es un proceso poco conocido en Mycoplasma<\/em>, los autores han recurrido a un conjunto de observaciones en especies alejadas a la que estudian y que incluso son bastante discutibles. Entre las m\u00e1s arriesgadas se encuentra que no tienen en cuenta que la prote\u00edna FtsZ<\/a>, la encargada de disminuir ese di\u00e1metro, no puede normalmente agarrarse por s\u00ed sola a la membrana y en Mycoplasma<\/em> no se conoce si lo hace, como en E. coli<\/em>, asoci\u00e1ndose a otras prote\u00ednas como ZipA y FtsA que s\u00ed se unen a la membrana. Por otro lado se ignora c\u00f3mo se puede estabilizar la disminuci\u00f3n gradual del di\u00e1metro de una membrana el\u00e1stica a lo largo del proceso, para salir del paso han supuesto que lo puede hacer seg\u00fan un modelo que no ha sido comprobado<\/a> experimentalmente. Sabemos que en E. coli<\/em> la constricci\u00f3n gradual de la membrana se estabiliza por la s\u00edntesis de peptidoglicano, una mol\u00e9cula r\u00edgida que va adoptando un di\u00e1metro cada vez menor siguiendo a la membrana a lo largo del proceso de constricci\u00f3n. Ocurre que Mycoplasma<\/em> no tiene peptidoglicano, pero es que tambi\u00e9n puede dividirse aunque no produzca FtsZ. Este y otros puntos grises, junto con la diversidad fascinante de las bacterias, hacen pensar que fuera de la playstation todav\u00eda queda mucho trabajo por hacer en el laboratorio<\/strong>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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