El término de bioquímica fue acuñado por el fisiólogo y químico alemán Félix Hoppe- Seyler (1825-1895), quien en 1866 orientó en la Universidad de Tübingen la primera cátedra de fisiología química organizada en la comunidad científica.
La bioquímica es la ciencia que explica la vida utilizando
el lenguaje de la química, estudia los proceso biológicos a nivel molecular
empleando técnicas químicas, física y biológicas.
El objetivo fundamental de la bioquímica consiste entonces,
en estudiar la estructura, organización y las funciones de los seres vivos
desde el punto de vista molecular.
La bioquímica puede dividirse en tres grandes campos de
estudio:
•Estructural: estudia la composición, conformación,
configuración, y estructura de las moléculas de las células, relacionándolas
con su función bioquímica.
•Metabólica: estudia las transformaciones, funciones y
reacciones químicas que sufren o llevan a cabo las moléculas en los organismos
vivos.
•Molecular: estudia la química de los procesos y moléculas
implicados en la transmisión y almacenamiento de información biológica.
Disciplinas científicas relacionadas con la bioquímica:
Es una enfermedad causada por una pérdida del crecimiento y de la apoptosis. Hay más de 100 tipos de cáncer, y cada uno es clasificado por el tipo de célula que es inicialmente afectada.
El cáncer daña al cuerpo cuando las células dañadas se dividen sin control para formar bultos o masas de tejido llamadas tumores.
Los tumores pueden crecer e interferir en el sistema digestivo, nervioso y circulatorio, y ellos pueden liberar hormonas que alteran la función del cuerpo. Los tumores que se quedan en un solo lugar y demuestran un crecimiento limitado son generalmente considerados benignos.
Los tumores más peligrosos o malignos se forman cuando ocurren dos cosas:
a.- Una célula cancerosa se las arregla para moverse a través del cuerpo usando la sangre o el sistema linfático, destruyendo tejido sano en un proceso llamado invasión. Esa célula logra dividirse y crecer, haciendo nuevos vasos sanguíneos para alimentarse a sí mismo en un proceso llamado angiogénesis.
b.- Cuando un tumor se extiende con éxito hacia otras partes del cuerpo y crece, invadiendo y destruyendo otros tejidos sanos, se dice que ha metastasizado. Este proceso en sí se llama metástasis, y su resultado es una seria condición que es muy difícil de tratar.
¿Cómo se propaga el cáncer?
Los científicos informan en Nature Communications (edición de octubre de 2012) que han descubierto una pista importante en cuanto a por qué las células cancerosas se diseminan. Tiene algo que ver con sus propiedades de adherencia (pegajosidad). Ciertas interacciones moleculares entre las células y el andamiaje que las mantiene en su lugar (matriz extracelular) hacen que se despeguen del sitio del tumor original, éstas se convierten en desalojadas, se mueven y se colocan por sí mismas en un nuevo sitio.
Los investigadores dicen que este descubrimiento es importante porque la mortalidad por cáncer se debe principalmente a los tumores metastásicos, los que crecen a partir de células que han viajado desde su sitio original a otra parte del cuerpo. Sólo el 10 % de las muertes por cáncer son causados por los tumores primarios.
Los científicos,del Instituto de Tecnología de Massachusetts, dicen que la manera de impedir que las células cancerosas se adhieran a nuevos sitios podría interferir con la enfermedad metastásica, y detendría el crecimiento de tumores secundarios.
La palabra "apoptosis" es un neologismo tomado del griego clásico y se refiere a la caída de los pétalos de una flor o de las hojas secas en otoño.
La apoptosis es un tipo de muerte celular el cual se distingue de la necrosis en que la célula afectada no se inflama como en la necrosis, dicha inflamación lleva a la rotura de su membrana, sino que una célula en apoptosis pasa por un proceso de condensación y posteriormente se fragmenta. Otro tipo de muerte celular es la autofagia, aunque ésta no necesariamente conduce a la muerte.
La apoptosis es fundamental en el desarrollo de órganos y
sistemas, en el mantenimiento de la homeostasis del número de células y en la
defensa frente a patógenos. Es un proceso finamente regulado que cuando se
altera produce graves patologías como malformaciones, defectos en el
desarrollo, enfermedades autoinmunes, enfermedades neurodegenerativas o
aparición de tumores.
La apoptosis es fundamental en los siguientes procesos:
Remodelado durante el desarrollo embrionario. Un ejemplo
puede ser la eliminación de las zonas interdigitales
Desarrollo de órganos y sistemas. El establecimiento del
correcto circuito de conexiones neuronales durante el desarrollo necesita que
las neuronas que no establezcan contactos sinápticos mueran por apoptosis.
También en el establecimiento de un repertorio inmune adecuado es necesario que
los linfocitos T que reconocen antígenos propios mueran en el proceso de
selección negativa.
Mantenimiento de la homeostasis celular. Es crucial el
manteniendo de un número determinado de células estableciendo un equilibrio
entre división y muerte celular. En sistemas como la médula ósea o el aparato
digestivo es especialmente importante que los procesos de apoptosis funcionen
adecuadamente
Defensa frente a patógenos. Células infectadas por virus o
bacterias disparan procesos de apoptosis como defensa.
Defensa frente al desarrollo de tumores. Procesos de
apoptosis también protegen frente al desarrollo de algunos tipos de tumores.
Los estímulos que inducen apoptosis pueden ser extra o
intracelulares. Citoquinas como el TNF, radiaciones, falta de señales
hormonales o de factores tróficos son algunos ejemplos de estímulos
extracelulares que inducen apoptosis. Mitosis incompleta, aumento de las
especies reactivas de oxígeno, aumento del calcio citoplasmático o daños
irreparables del ADN mediados por la molécula p53 son ejemplos de estímulos intracelulares
que disparan procesos de apoptosis.
La apoptosis comienza con la activación de unas proteínas llamadas caspasas que producen una cascada proteolítica que culmina con la hidrolisis de proteínas estructurales y enzimas reparadoras de ADN y con la activación de enzimas hidrolíticas como las endonucleasas. Los estímulos extracelulares activan la captasa mientras que loss intracelulares activan proteínas pro-apoptóticas e inhiben proteínas anti-aopotóticasde la familia Bcl-2. En respuesta a estímulos intracelulares o como vía alternativa promovida por la caspasa 8 se forma el apoptosoma. La mitocondria está involucrada en la apoptosis inducida por daño o stress. En un primer momento se libera citocromo c al citoplasma y se une a la proteína Apaf-1 que activa a la caspasa 9.
La apoptosis es un proceso ordenado, con una serie de fases:
disminución del volumen celular y pérdida de las características de adhesión,
degradación de proteínas y fragmentación del ADN, condensación cromatínica,
aparición de burbujas en superficie, fragmentación del núcleo, formación de los
cuerpos apoptóticos (rodeados de membrana) y fagocitosis de estos cuerpos
apoptóticos por macrófagos. En ningún caso se vierte el contenido celular al
exterior.
Entre las patologías causadas por la desregulación de la apoptosis son:
Por inhibición: cáncer, enfermedades autoinmunes, infecciones virales.
Por aumento: SIDA, enfermedades degenerativas, pancreatitis, etc.
Durante los procesos de muerte celular se distinguen tres fases: activación, decisión y ejecución. Fase de activación
Los procesos apoptóticos
pueden ser activados bien por una inducción negativa (como la pérdida de una
actividad supresora, la falta de factores de crecimiento o la disminución de
los contactos con las células que la rodean) o por una inducción positiva como
es el resultado de la unión de un ligando a un receptor o la recepción de
señales conflictivas. Por otro lado, los mamíferos presentan mecanismos que
permiten al organismo dirigir a células individuales a la autodestrucción,
apoptosis «instructiva», especialmente importante en el sistema inmunológico.
Fase
de decisión
Una vez que la célula
recibe una señal de muerte, debe decidir si debe sobrevivir o desencadenar los procesos
de muerte. En esta fase de decisión se ha situado a la mitocondria como
organelo fundamental. Uno de los acontecimientos principales que tienen lugar
en la mitocondria es la alteración de la permeabilidad de sus membranas debido
a la formación de un complejo multiproteico (poro de permeabilidad
transitoriamitocondrial) que conduce a la liberación del contenido
intramitocondrial como el citocromo C, el factor inductor de apoptosis y miembros
de la familia de caspasas.
Otros episodios son
alteraciones en la cadena transportadora de electrones, pérdida del potencial
electroquímico de membrana y cambios del ciclo metabólico de óxido/reducción.
Fase
de ejecución
Una vez que la célula ha
tomado la decisión de morir, en su interior se produce una serie de procesos
bioquímicos que conducen a la degradación de proteínas y de la cromatina.
La proteólisis, a
diferencia de la mayoría de las modificaciones postranslacionales, es
irreversible y quizás por ello es altamente específica. Regula fenómenos
biológicos críticos en los que se ve involucrado un grupo reducido de sustrato.
La mayoría de las proteasas son sintetizadas como
precursores de muy baja actividad catalítica que son activados por
procesamiento proteolítico mediado por la unión a un cofactor o por la retirada
de un inhibidor. Entre las
proteasas implicadas en los procesos de muerte celular se encuentran las
caspasas, las calpaínas, la granzima B y el complejo multiproteico denominado
proteosoma.
Las caspasas son una
familia de cisteína-proteasas que han sido reconocidas como los homólogos en
mamíferos del producto del gen proapoptótico ced-3 del nematodo C. elegans. Éstas se
engloban en tresgrupos: caspasas implicadas en la producción de citocinas
(caspasas1, 4, 5 y 13), caspasas de señalización o de activación de otras
caspasas (caspasas 2, 8, 9 y 10) y
caspasas efectoras de muerte o ejecutoras (caspasas3, 6 y 7) las cuales hidrolizan
sustratos selectivos.
La activación de las
caspasas puede tener lugar en respuesta a estímulos tanto extracelulares como
intracelulares. Éstas hidrolizan secuencias específicas de tetrapéptidos que
contienen un residuo aspartato. Entre
sus sustratos se encuentran: elementos del citoesqueleto (actina, fodrina, proteína
Tau y catenina), enzimas encargadas de reparar (PARP) o degradar (ADNasa) el
ADN celular, factores de transcripción (retinoblastoma, HDM2), proteínas
reguladoras (proteína cinasa C, fosfatasas 2A,cinasas de adhesión focal), así
como miembros de la familia del oncogén Bcl-2 (Bid).
Las calpaínas son cisteína
proteasas que requieren Ca2+ para su traslocación hasta la membrana
citoplasmática, rápida autólisis y activación.
Entre sus sustratos se encuentran
también factores de transcripción, oncogenes, proteínas de membrana y del
citoesqueleto. Éstas están sobreactivadas durante procesos excitotóxicos e isquémicos y en patologías
como la enfermedad de Alzheimer.
Desentrañar las bases moleculares de malignidad es un
proceso difícil de gran prioridad, ya que las tasas de cáncer están aumentando
en todo el mundo y debido a ciertos tipos de cáncer siguen siendo incurables. La
urgente necesidad de nuevas modalidades de tratamiento basadas en los recientes
descubrimientos en genética y epigenética crean una estrecha colaboración entre
los investigadores y clínicas para trabajar en un objetivo en común: el control
del proceso carcinogénico para lograr una tasa de curación del 100%.
En los últimos 20 años, muchos descubrimientos a nivel
molecular han sido logrados especialmente gracias a la realización del Proyecto
Genoma Humano. Este número especial está
enfocado en cómo la senescencia afecta a la tumorigénesis y cómo nuevos
enfoques terapéuticos relacionados con la senescencia podrían ser usados en beneficio de la
regresión tumoral y los esfuerzos de erradicación de la misma.
Las células de mamíferos han desarrollado complejos
mecanismos de defensa, como la apoptosis, el crecimiento o la detención del
ciclo celular y la senescencia, para combatir la proliferación incontrolada
causada por estímulos externos (por ejemplo, agentes cancerígenos). La
senescencia replicativa se produce cuando las células somáticas disminuyen
espontáneamente su tasa de crecimiento en cultivo debido a un número cada vez
mayor de duplicaciones de la población, con el tiempo que termina en un estado
de reposo pero viables. Es importante destacar que, la senescencia se ha
observado en pacientes con tumores premalignos, pero no se ha detectado en
tumores malignos. Una clara evidencia apunta a un papel crucial de la
senescencia celular en la lucha contra la transformación maligna. Por lo tanto,
con el fin de erradicar el cáncer, las principales moléculas (proteínas, microRNAs,
etc ...) y procesos importantes en la senescencia podrían ser objetivos para la
intervención terapéutica.
Los trabajos reunidos en este tema en cuestión con los
principales factores de senescencia anteriormente mencionados:
1.- Se muestran todos los oncogenes y supresores de
importantes genes tumorales como cruciales en este proceso. Cómo y en qué medida
serían efectivas en terapias contra el cáncer revisadas.
2.- Recientemente, un específico grupo de proteínas llamadas
sirtuinas, las cuales son parte de una familia evolutivamente conservada de
proteínas desacetilasas dependientes de NAD/ADP ribosiltransferasas, han sido identificadas
como principales componentes en senescencia y envejecimiento. Se discute la
relación de las sirtuinas con la inestabilidad genómica y su influencia en la
telomerasa y la tumorigénesis.
3.- Los respuesta a los daños en el ADN y su vínculo con la
auto-renovación y la senescencia son revisadas como procesos determinantes en
los que las células senescentes pueden
decidir cómo sus antecedentes genéticos y los estados de las proteínas pueden
promover o impedir la carcinogénesis.
4.- Los microARNs,cortas moléculas de ARN de 22 nucleótidos
no codificantes, son los principales reguladores post-transcripcionales de la
expresión génica. Los microARNs tienen un rol importante en el desarrollo del
tumor, la progresión, la quimiosensibilidad y la senescencia celular. La
función decodificadora del microARN es necesaria para el desarrollo de nuevas terapias,
como la restauración de microARNs supresores tumorales y onco-microARNs con
tecnología anti-miR. Todos estos
enfoques son exhaustivamente revisados.
Por otra parte, existen abundantes pruebas que sugieren que
la senescencia juega un rol importante en el envejecimiento. El paradójico rol
de la senescencia como un mecanismo protector contra la erradicación del cáncer
puede ser perjudicial por una posible contribución de la senescencia en el
envejecimiento. Es discutida la regulación molecular de la senescencia en el cáncer
y el envejecimiento.
En general, el potencial de la senescencia celular para ser
usada como diana para la terapia contra el cáncer es una realidad cerrada al
ámbito de la práctica clínica. En esta edición, las estrategias terapéuticas
están plenamente consideradas, y sus aplicaciones en cada caso son propuestas.
Sacado de: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3199198/
Las células somáticas muestran una disminución espontánea
del ritmo de crecimiento en cultivo continuo. Esto no está relacionado con el
tiempo transcurrido, sino a un número creciente de duplicaciones de la
población, con el tiempo que termina en un estado de reposo pero viables
denominado senescencia replicativa. Estas células son habitualmente
multinucleadas y no responden a los mitógenos o estímulos apoptóticos. Las
células que presentan características de células senescentes también se pueden
observar en respuesta a otros estímulos, tales como estrés oncogénico, daño en
el ADN, o fármacos citotóxicos y se ha informado de que se encuentran in vivo.
La mayoría de los tumores muestran un potencial de replicación ilimitado, dando
lugar a la hipótesis de que la senescencia celular es un programa antitumoral
natural. Recientes hallazgos sugieren que la senescencia celular es un
mecanismo natural para prevenir el estrés oncogénico no deseado en las células
somáticas que se ha perdido en los tumores malignos. Teniendo en cuenta que el
objetivo final de la investigación del cáncer es encontrar la cura definitiva
para el mayor número de tipos de tumor como sea posible, la exploración de la
senescencia celular para conducir hacia las terapias antitumorales pueden
influir decisivamente en el resultado de los nuevos medicamentos. En el
presente trabajo, vamos a revisar el potencial de la senescencia celular para
ser utilizado como diana para la terapia contra el cáncer.
El cáncer es controlado tanto por sucesos genéticos como
epigenéticos. La adquisición activa de cambios epigenéticos no están
completamente entendidos pero son muy importantes en el desarrollo de
mamíferos, en la diferenciación y en la enfermedad. Está establecido que los
eventos epigenéticos están controlados por un subgrupo específico de proteínas,
como las ADN metiltransferasas, las histonas acetilasas, histona-lisina
metiltransferasas o histonas desacetilasas, que influyen en los patrones de
metilación o acetilación para modular la expresión génica.
Algunos
investigadores han identificado S-adenisilhomocisteína hidrolasa en una
pantalla de alto rendimiento genético centrada en descubrir nuevos genes cuya
inhibición induce la inmortalización de las células primarias. Por lo que los
investigadores se dirigen a la importancia de los genes implicados en los
mecanismos epigenéticos durante la senescencia y cómo sus efectos podrían
determinar un desvío en la senescencia e inmortalización.
Las formas en que los
genes que regulan los mecanismos epigenéticos podrían modular
senescencia/inmortalización y cómo estas vías podrían influir en el desarrollo
del cáncer están estudiadas.
En general, las modificaciones epigenéticas parecen jugar un
rol importante en el cáncer ya que influyen en el resultado tumoral
interfiriendo con las principales vías de senescencia.
Sacado de: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20849452
El término de bioquímica fue acuñado por el fisiólogo y químico alemán Félix Hoppe- Seyler (1825-1895), quien en 1866 orientó en la Universidad de Tübingen la primera cátedra de fisiología química organizada en la comunidad científica.
