viernes, 29 de marzo de 2019

LISTA DE BIOMOLÉCULAS

Aequorin es una fotoproteína activada por calcio aislada del hidrozoo Aequorea victoria . [1] Aunque la bioluminiscencia fue estudiada décadas antes, la proteína fue aislada originalmente del animal por Osamu Shimomura . [2] En los animales, la proteína se produce junto con la proteína verde fluorescente para producir luz verde por transferencia de energía resonante , mientras que la aequorina por sí misma genera luz azul. 
Las discusiones sobre el "ADN de las medusas" para producir animales "brillantes" a menudo se refieren a animales transgénicosque expresan la proteína verde fluorescente, no aequorina, aunque ambas derivan originalmente del mismo animal.

Aequorin 1
Aequorin 1EJ3.png
Diagrama de cinta de Aequorin de PDB 1ej3 con grupo protésico coelenterazina en azul


Descubrimiento [ editar ]

El trabajo sobre aequorin comenzó con E. Newton Harvey en 1921. [3] Aunque Harvey no pudo demostrar una reacción clásica de luciferasa - luciferina , mostró que el agua podía producir luz a partir de fotocitos secos y que la luz podía producirse incluso en ausencia de oxígeno. . Más tarde, Osamu Shimomura comenzó a trabajar en la bioluminiscencia de Aequorea en 1961. Esto implicó una tediosa recolección de decenas de miles de medusas en los muelles de Friday Harbor, Washington . [1] Se determinó que la luz se podía producir a partir de extractos con agua de mar y, más específicamente, con calcio. [2] También se observó que durante la extracción, el animal crea luz verde debido a la presencia de la proteína fluorescente verde , que cambia la luz azul nativa de aequorin a verde. [4]
Si bien el enfoque principal de su trabajo estaba en la bioluminiscencia, [5] Shimomura y otros dos, Martin Chalfiey Roger Tsien , fueron galardonados con el Premio Nobel en 2008 por su trabajo con proteínas fluorescentes verdes .

Estructura [ editar ]

Aequorin es una holoproteína compuesta por dos unidades distintas, la apoproteína que se llama apoaequorina , que tiene un peso molecular aproximado de 21 kDa , y el grupo protésico coelenterazine , la luciferina . [6] Es decir, la apoaequorina es la enzima producida en los fotocitos del animal y la coelenterazina es el sustrato cuya oxidación cataliza la enzima. Cuando la coelenterazina está ligada, se llama aequorina. En particular, la proteína contiene tres motivos de mano EF que funcionan como sitios de unión para los iones Ca 2+ . [7]La proteína es un miembro de la superfamilia de las proteínas de unión al calcio de las cuales hay unas 66 subfamilias. [8]
La estructura cristalina reveló que la aequorina se une a la coelenterazina y al oxígeno en forma de un peróxido , coelenterazina-2-hidroperóxido. [9] El sitio de unión para los dos primeros átomos de calcio muestra una afinidad 20 veces mayor por el calcio que el tercer sitio. [10] Sin embargo, las afirmaciones anteriores de que solo dos manos EF se unen al calcio, [11] se cuestionaron cuando las estructuras posteriores indicaron que los tres sitios pueden unirse al calcio. [12] Por lo tanto, los estudios de titulación muestran que los tres sitios de unión al calcio están activos, pero solo se necesitan dos iones para desencadenar la reacción enzimática. [13]
Otros estudios han demostrado la presencia de un enlace interno de cisteína que mantiene la estructura de la aequorina. [14] Esto también ha explicado la necesidad de un reactivo de tiol como el beta mercaptoetanol en la regeneración de la proteína, ya que tales reactivos debilitan los enlaces sulfhidrilo entre los residuos de cisteína , acelerando la regeneración de la aequorina.
La caracterización química de la aequorina indica que la proteína es algo resistente a los tratamientos ásperos. Aequorin es resistente al calor. [15] Mantenido a 95 ° C durante 2 minutos, la proteína perdió solo un 25% de actividad. Los desnaturalizantes 6M-urea o 4M-guanidina clorhidrato no destruyeron la proteína.

Genética [ editar ]

Aequorin es presumiblemente codificada en el genoma de Aequorea. Al menos cuatro copias del gen se recuperaron como ADNc del animal. [16] [17] Debido a que el genoma no se ha secuenciado, no está claro si las variantes de ADNc pueden explicar todas las isoformas de la proteína. [18]

Mecanismo de acción [ editar ]

Los primeros estudios de la bioluminiscencia de Aequorea por E. Newton Harvey habían señalado que la bioluminiscencia aparece como un anillo alrededor de la campana y se produce incluso en ausencia de aire. [19]Esto fue notable porque la mayoría de las reacciones de bioluminiscencia parecían requerir oxígeno , y llevaron a la idea de que los animales de alguna manera almacenan oxígeno. [20] Más tarde se descubrió que la apoproteína se puede unir de forma estable a la coelenterazina y se requiere oxígeno para la regeneración de la forma activa de aequorina. [21] Sin embargo, en presencia de iones de calcio , la proteína experimenta un cambio conformacional ya través de la oxidación.convierte su grupo protésico, coelenterazina , en celentamida excitada y CO 2 . [22] A medida que la celentamida excitada se relaja al estado fundamental, se emite una luz azul ( longitudde onda de 465 nm). Antes de que se intercambie la coelenteramida, toda la proteína sigue siendo azul fluorescente. [23] [24] Debido a la conexión entre la bioluminiscencia y la fluorescencia , esta propiedad fue importante en última instancia en el descubrimiento de la luciferina coelenterazina . [25]

Aplicaciones [ editar ]

Dado que la luz emitida se puede detectar fácilmente con un luminómetro , la aequorina se ha convertido en una herramienta útil en biología molecular para la medición de los niveles de Ca 2+ intracelular . [26] La temprana y exitosa purificación de aequorin condujo a los primeros experimentos que involucraron la inyección de la proteína en los tejidos de animales vivos para visualizar la liberación fisiológica de calcio en las fibras musculares de un percebe. [27] Desde entonces, la proteína ha sido ampliamente utilizada como se informa en muchos sistemas biológicos modelo , incluyendo el pez cebra , [28] ratas , ratones y células cultivadas .[29] [30] [31] [32]
Las células cultivadas que expresan el gen de la aequorina pueden sintetizar efectivamente la apoaequorina: sin embargo, la expresión recombinante produce solo la apoproteína , por lo tanto, es necesario agregar coelenterazina en el medio de cultivo de las células para obtener una proteína funcional y, por lo tanto, usar su emisión de luz azul para medir el Ca 2 + concentración. La coelenterazina es una molécula hidrófoba y, por lo tanto, se absorbe fácilmente a través de las paredes celulares de las plantas y los hongos , así como la membrana plasmática de los eucariotas superiores, lo que hace que la aequorina sea adecuada como ( Reportero de Ca 2+ ) en plantas, hongos y células de mamíferos.[33] [34]
Aequorin tiene una serie de ventajas sobre otros indicadores de Ca 2+ : debido a que la proteína es grande, tiene una baja tasa de fuga de las células en comparación con los colorantes lipofílicos , como DiI . Carece de fenómenos de compartimentación intracelular o secuestro, como se ve a menudo en los tintes sensibles al voltaje, y no interrumpe las funciones celulares ni el desarrollo embrionario. Además, la luz emitida por la oxidación de coelenterazina no depende de ninguna excitación óptica, por lo que se eliminan los problemas con la auto-fluorescencia. [35]La principal limitación de la aequorina es que el grupo protésico coelenterazina se consume de forma irreversible para producir luz y requiere la adición continua de coelenterazina a los medios. Tales problemas condujeron a la evolución de otros sensores de calcio codificados genéticamente incluyendo la calmodulina sensor basado cameleon , [36] desarrollado por Roger Tsien y la troponina sensor basado, TN-XXL , desarrollado por Oliver Griesbeck. [37]

Marketing [ editar ]

Apoaequorin es un ingrediente de "Prevagen", que es comercializado por Quincy Bioscience como un suplemento de memoria. La Comisión Federal de Comercio (FTC, por sus siglas en inglés) de los EE. UU . Acusó al fabricante de falsa publicidad de que el producto mejora la memoria, proporciona beneficios cognitivos y está "clínicamente demostrado" que funciona. Según la FTC, “los comercializadores de Prevagen se aprovecharon de los temores de los consumidores mayores que experimentaban una pérdida de memoria relacionada con la edad”. Quincy dijo que lucharía contra los cargos. [38] [39] [40]
Antes de la demanda, un ensayo clínico realizado por investigadores empleados por Quincy Bioscience "no encontró un beneficio general en comparación con un placebo para sus puntos finales primarios relacionados con la memoria y la cognición", mientras que la publicidad de la compañía citó de manera engañosa algunos análisis de subgrupos controvertidos que mostraron leves mejoras. [41] [42]
La demanda (Spath y otros contra Quincy Bioscience Holding Company, Inc. y otros, Caso No. 18-cv-12416, D. NJ.) Fue desestimada en el tribunal de distrito, pero se presentó una apelación para anular la anulación. La demanda se ha consolidado con otra contra Quincy Pharmaceuticals, Vanderwerff v. Quincy Bioscience (Caso No. 17-cv-784, D. NJ), que será el caso principal. [43]
El 21 de febrero de 2019, el Tribunal de Apelaciones del Segundo Circuito de los Estados Unidos dictaminó que la FTC y el estado de Nueva York pueden presentar su demanda contra Quincy Bioscience por sus afirmaciones de que Prevagen puede mejorar la memoria. La orden se produjo menos de dos semanas después de que las partes argumentaran el caso ante un panel de tres jueces del circuito, donde los abogados de la empresa admitieron que no "cuestionaron que si se analizan las 211 personas que completaron el estudio, no hubo ninguna información estadísticamente significativa". diferencia." El tribunal desestimó enérgicamente las acusaciones de los abogados de la compañía de que la FTC prosiguió su acción por razones políticas. [44] [45]
La Dra. Harriet Hall , que escribe para Science-Based Medicine , señala que el estudio patrocinado por Quincy (conocido como "Madison Memory Study") fue negativo, pero que la compañía utilizó el pirateo para obtener resultados favorables. Hall continúa, señalando que sus estudios de seguridad citados son todos estudios en ratas, y su afirmación de que la apoaequorina cruza la barrera hematoencefálica se basa únicamente en un estudio con perros. [46] La Asociación Americana de Farmacéuticos advierte que es poco probable que Apoaequorin “sea absorbido en un grado significativo; en cambio, se degrada en aminoácidos ". 









Las aflatoxinas son carcinógenos tóxicos producidos por ciertos mohos( Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus ) que crecen en el suelo, la vegetación en descomposición, el heno y los granos. Se encuentran regularmente en productos básicos almacenados inadecuadamente , como la yuca , los chiles , el maíz , las semillas de algodón , el mijo , los cacahuetes , el arroz , las semillas de sésamo , el sorgo , las semillas de girasol , las nueces de árbol , el trigo., y una variedad de especias. Cuando los alimentos contaminados se procesan, las aflatoxinas ingresan al suministro general de alimentos donde se han encontrado tanto en alimentos para mascotas como en humanos, así como en alimentos para animales agrícolas. Los animales alimentados con alimentos contaminados pueden pasar los productos de transformación de aflatoxinas a huevos, productos lácteos y carne. [1] Por ejemplo, se sospecha que el alimento de aves de corral contaminado contiene altos porcentajes de muestras de carne de pollo y huevos contaminados con aflatoxina en Pakistán. [2]
Los niños se ven particularmente afectados por la exposición a la aflatoxina, que se asocia con retraso en el crecimiento, [3] retraso en el desarrollo, [4] daño hepático y cáncer de hígado. En algunos estudios [6] [7] se informó una asociación entre el retraso del crecimiento en la niñez y la exposición a la aflatoxina [5 ], pero no se pudo detectar en todos. [8] [9] Además, los estudios epidemiológicos aún no han demostrado de manera concluyente una relación causal entre el retraso del crecimiento en la niñez y la exposición a la aflatoxina, aunque dichas investigaciones están en curso. [10] [11] Los adultos tienen una mayor tolerancia a la exposición, pero también están en riesgo. Ninguna especie animal es inmune. Las aflatoxinas se encuentran entre las más cancerígenas.Sustancias conocidas. [12] Después de ingresar al cuerpo, las aflatoxinas pueden ser metabolizadas por el hígado a un epóxido intermedio reactivo o hidroxilado para convertirse en la aflatoxina M 1menos dañina .
Las aflatoxinas son las más comúnmente ingeridas. Sin embargo, el tipo de aflatoxina más tóxico, B 1 , puede penetrar a través de la piel. [13]
Los niveles de acción de la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) para las aflatoxinas presentes en alimentos o piensos son de 20 a 300 ppb . [14] La FDA ha tenido la ocasión de declarar que los retiros de alimentos para humanos y para mascotas son una medida de precaución para prevenir la exposición.
El término "aflatoxina" se deriva del nombre de uno de los moldes que lo producen, Aspergillus flavus . Fue acuñado alrededor de 1960 después de su descubrimiento como la fuente de la " enfermedad de Turquía X ". [15] Las aflatoxinas forman una de las principales agrupaciones de micotoxinas .


Tipos principales y sus metabolitos [ editar ]

La aflatoxina B 1 se considera la más tóxica y se produce tanto por Aspergillus flavus como por Aspergillus parasiticus . La aflatoxina M 1 está presente en el caldo de fermentación de Aspergillus parasiticus , pero también se produce la aflatoxina M 2 cuando un hígado infectado metaboliza la aflatoxina B 1 y B 2 .
  • Aflatoxina B 1 y B 2 , producida por Aspergillus flavus y A. parasiticus
  • Aflatoxina G 1 y G 2 , producidas por algunos A. flavus y Aspergillus parasiticus del Grupo II [16]
  • Aflatoxina M 1 , metabolito de la aflatoxina B 1 en humanos y animales (la exposición en niveles de ng puede provenir de la leche materna)
  • Aflatoxina M 2 , metabolito de la aflatoxina B 2 en la leche de ganado alimentado con alimentos contaminados [17]
  • Aflatoxicol
  • Aflatoxina Q 1 (AFQ 1 ), metabolito principal de AFB 1 en preparaciones in vitro de hígado de otros vertebrados superiores [18]

Condiciones de contaminación [ editar ]

Las aflatoxinas son producidas tanto por Aspergillus flavus como por Aspergillus parasiticus , que son formas comunes de mohos "maleza" generalizados en la naturaleza. La presencia de esos mohos no siempre indica que haya niveles dañinos de aflatoxina, pero sí un riesgo significativo. Los mohos pueden colonizar y contaminar los alimentos antes de la cosecha o durante el almacenamiento, especialmente después de una exposición prolongada a un ambiente de alta humedad, o a condiciones estresantes como la sequía.
El hábitat nativo de Aspergillus se encuentra en el suelo, la vegetación en descomposición, el heno y los granos que sufren un deterioro microbiológico, pero invade todo tipo de sustratos orgánicos siempre que las condiciones sean favorables para su crecimiento. Las condiciones favorables incluyen alto contenido de humedad(al menos 7%) y alta temperatura. Las aflatoxinas se han aislado de los principales cultivos de cereales y de fuentes tan diversas como la mantequilla de maní y el cannabis. Los productos básicos contaminados regularmente con aflatoxinas incluyen la yuca, los chiles, el maíz, las semillas de algodón, el mijo, el maní, el arroz, el sorgo, las semillas de girasol, las nueces de árbol, el trigo y una variedad de especias destinadas al consumo humano o animal. Los productos de transformación de aflatoxina a veces se encuentran en los huevos, los productos lácteos y la carne cuando los animales se alimentan de granos contaminados. [1]
Un estudio realizado en Kenia y Mali encontró que las prácticas predominantes para el secado y almacenamiento del maíz eran inadecuadas para minimizar la exposición a las aflatoxinas. [19]
Los cultivos orgánicos, que no se tratan con fungicidas , pueden ser más susceptibles a la contaminación con aflatoxinas. [20]

Patología [ editar ]

Ninguna especie animal es inmune a los efectos tóxicos agudos de las aflatoxinas. Los humanos adultos tienen una alta tolerancia a la exposición a la aflatoxina y rara vez sucumben a la aflatoxicosis aguda, [21] pero los niños se ven particularmente afectados, y su exposición puede provocar un retraso en el crecimiento y retraso en el desarrollo, además de todos los síntomas que se mencionan a continuación. [4]
La exposición a aflatoxinas de alto nivel produce una necrosis hepática aguda , que resulta más tarde en cirrosiso carcinoma del hígado . La insuficiencia hepática aguda se manifiesta por sangrado , edema , alteración de la digestión, cambios en la absorción y / o metabolismo de los nutrientes y cambios mentales y / o coma . [ cita requerida ]
La exposición crónica aumenta el riesgo de desarrollar cáncer de hígado y vesícula biliar [22] , ya que los metabolitos de la aflatoxina pueden intercalarse en el ADN y alquilar las bases a través del resto epóxido . Se cree que esto causa mutaciones en el gen p53 , un gen importante en la prevención de la progresión del ciclo celular cuando hay mutaciones en el ADN, o señalización de la apoptosis (muerte celular programada). Estas mutaciones parecen afectar algunas ubicaciones del par de bases más que otras, por ejemplo, la tercera base del codón 249 del gen p53 parece ser más susceptible a las mutaciones mediadas por aflatoxinas que las bases cercanas. [23]
La exposición crónica y subclínica no produce síntomas tan dramáticos como la aflatoxicosis aguda.
La expresión de enfermedades relacionadas con la aflatoxina está influenciada por factores como la especie, la edad, la nutrición, el sexo y la posibilidad de exposición simultánea a otras toxinas. El principal órgano diana en los mamíferos es el hígado, por lo que la aflatoxicosis es principalmente una enfermedad hepática. Las condiciones que aumentan la probabilidad de aflatoxicosis en humanos incluyen una disponibilidad limitada de alimentos, condiciones ambientales que favorecen el crecimiento de moho en los alimentos y la falta de sistemas reguladores para el monitoreo y control de las aflatoxinas. [24]
Una dieta regular que incluya verduras apiáceas , como zanahorias , chirivías , apio y perejil puede reducir los efectos cancerígenos de la aflatoxina. [25]
La aflatoxina B 1 puede causar una supresión inmunológica, y la exposición a ella se asocia con un aumento de la carga viral en individuos VIH positivos. [26] [27]
No existe un antídoto específico para la aflatoxicosis. La atención sintomática y de apoyo adaptada a la gravedad de la enfermedad hepática puede incluir líquidos intravenosos con dextrosa, vitamina K activa, vitaminas B y una dieta restringida pero de alta calidad con proteínas y un contenido adecuado de carbohidratos.

Detección en humanos [ editar ]

Existen dos técnicas principales que se han utilizado con mayor frecuencia para detectar los niveles de aflatoxina en los seres humanos.
El primer método es la medición de la AFB 1 - guanina aducto en la orina de los sujetos. La presencia de este producto de descomposición indica la exposición a la aflatoxina B 1 durante las últimas 24 horas. Sin embargo, esta técnica mide solo la exposición reciente. Debido a la vida media de este metabolito, el nivel de AFB 1 -guanina medido puede variar de un día a otro, según la dieta, no es ideal para evaluar la exposición a largo plazo.
Otra técnica que se ha utilizado es una medida de la AFB 1 - albúmina nivel aducto en el suero sanguíneo. Este enfoque proporciona una medida más integrada de la exposición durante varias semanas o meses.

Animales [ editar ]

En los perros, la aflatoxina tiene el potencial de conducir a una enfermedad hepática. Los niveles bajos de exposición a la aflatoxina requieren un consumo continuo durante varias semanas o meses para que aparezcan signos de disfunción hepática. [28] Algunos artículos han sugerido que el nivel tóxico en los alimentos para perros es de 100 a 300 ppb y requiere una exposición o consumo continuos durante algunas semanas o meses para desarrollar aflatoxicosis. [29] No hay información disponible que sugiera que los perros recuperados posteriormente sucumbirán a una enfermedad inducida por aflatoxinas.
Los pavos son extremadamente susceptibles a la aflatoxicosis. Estudios recientes han revelado que esto se debe al eficiente metabolismo mediado por el citocromo P450 de la aflatoxina B 1 en el hígado de los pavos y la deficiente desintoxicación mediada por glutatión-S-transferasa . [30] [31]
Algunos estudios en hámsters embarazadas mostraron una relación significativa entre la exposición a la aflatoxina B 1 (4 mg / kg, dosis única) y la aparición de anomalías en el desarrollo de sus hijos. [32]
En 2005, Diamond Pet Foods descubrió la aflatoxina en un producto fabricado en sus instalaciones en Gaston, Carolina del Sur . [33] [34] En 23 estados, Diamond retiró voluntariamente 19 productos formulados con maíz y fabricados en las instalaciones de Gaston. Las pruebas de más de 2,700 muestras de productos terminados realizadas por laboratorios confirmaron que solo dos códigos de fecha de dos fórmulas para perros adultos con fechas de "Mejoras" del 3 de abril, 4 de abril, 5 de abril y 11 de abril tienen el potencial de ser tóxicos. [35]

Lista de brotes [ editar ]

Las fuentes internacionales de mantequilla de maní comercial , aceites de cocina (por ejemplo , aceite de oliva , maní y sésamo ) y cosméticos han sido identificados como contaminados con aflatoxina. [36] [37] [38] En algunos casos, la cromatografía líquida - espectrometría de masas en tándem (LC-MS / MS), y otros métodos analíticos, revelaron un rango del 48% al 80% de las muestras de productos seleccionados que contienen cantidades detectables de la aflatoxina. En muchos de estos productos alimenticios contaminados, la aflatoxina excedió los límites seguros de la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) u otra agencia reguladora.[37] [38] [39]
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