En las películas y los programas de televisión, los delfines a menudo se representan como héroes que salvan a los humanos a través de notables hazañas de fuerza y tenacidad. Ahora los delfines también podrían salvar el día para los humanos en la vida real, con la ayuda de tecnología emergente que puede medir milesde proteínas y una base de datos mejorada llena de datos genéticos.
"Los delfines y los humanos son criaturas muy, muy similares", dijo Ben Neely de NIST, miembro del Grupo de Ciencias Bioquímicas Marinas y líder de un nuevo proyecto en el Laboratorio Marino Hollings, una instalación de investigación en Charleston, Carolina del Sur que incluyeel Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST como una de sus instituciones asociadas. "Como mamíferos, compartimos una serie de proteínas y nuestros cuerpos funcionan de muchas maneras similares, a pesar de que somos terrestres y los delfines viven en el agua toda su vida."
Neely y sus colegas acaban de terminar de crear un índice de búsqueda detallado de todas las proteínas que se encuentran en el genoma del delfín nariz de botella. Un genoma es el conjunto completo de material genético presente en un organismo. El proyecto de Neely se basa en años de investigación de mamíferos marinosy tiene como objetivo proporcionar un nuevo nivel de mediciones bioanalíticas. Los resultados de este trabajo ayudarán a biólogos de la vida silvestre, profesionales veterinarios e investigadores biomédicos.
Los mapas de proteínas podrían ayudar a los delfines y a los humanos
Aunque un mapa detallado del delfín nariz de botella Tursiops truncatusEl genoma se compiló por primera vez en 2008, los recientes avances tecnológicos permitieron la creación de un nuevo mapa más exhaustivo de todas las proteínas producidas por el ADN de los delfines.
Neely dirigió el proceso para generar el nuevo genoma con la ayuda de colegas del Laboratorio Marino Hollings. Para este proyecto, la secuenciación genómica inicial y el ensamblaje fueron completados por Dovetail Genomics, una empresa privada con sede en los Estados Unidos. A continuación, el genoma fueanotado por el Centro Nacional de Información de Biotecnología en la Biblioteca Nacional de Medicina NCBI utilizando datos previamente depositados generados en gran parte por los Centros Nacionales de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica para el Centro de Genómica Marina de Ciencias del Océano Costero.
"Una vez que pueda identificar todas las proteínas y conocer sus cantidades expresadas por el genoma", explicó Neely, "puede averiguar qué está sucediendo en los sistemas biológicos del delfín nariz de botella de esta manera realmente detallada".
El estudio de Neely es parte de un campo emergente llamado proteómica. En el caso de los delfines, el trabajo proteómico tiene una amplia variedad de aplicaciones potenciales.
La industria de zoológicos y acuarios, que genera ingresos de aproximadamente $ 16 mil millones al año, podría usarlo para mejorar el cuidado de los delfines nariz de botella.
Además, la mejora de la proteómica de los delfines podría mejorar las evaluaciones de las poblaciones de delfines salvajes y proporcionar una inmensa cantidad de datos sobre contaminantes ambientales y la seguridad y salud de la red alimentaria oceánica del mundo.
La comparación de las proteínas de los humanos y estos otros mamíferos ya está proporcionando a los investigadores una gran cantidad de información nueva sobre cómo funciona el cuerpo humano. Esos hallazgos podrían eventualmente usarse para desarrollar métodos de tratamiento nuevos y más precisos para problemas médicos comunes.
A medida que los mamíferos marinos descienden, interrumpen el flujo sanguíneo a muchos de sus órganos, lo que ha intrigado e intrigado a los biólogos durante mucho tiempo. Por el contrario, si la sangre deja de fluir a los órganos del cuerpo humano por unos pocos segundos, el resultado puedeser un derrame cerebral, insuficiencia renal o incluso la muerte.
Los estudios han revelado recientemente que las proteínas menos conocidas en la sangre de los mamíferos marinos pueden estar jugando un papel importante en las inmersiones al proteger los riñones y los corazones de los delfines nariz de botella del daño cuando el flujo sanguíneo y el flujo de oxígeno comienzan y se detienen repetidamente durante esas incursiones submarinas.
Una de estas proteínas se conoce como vanin-1. Los humanos producen vanin-1, pero en cantidades mucho más pequeñas. Los investigadores desearían reunir más información sobre si elevar los niveles de vanin-1 puede ofrecer protección a los riñones.
"Existe esta brecha en el conocimiento sobre los genes y las proteínas que producen. Nos falta una gran pieza del rompecabezas sobre cómo estos animales hacen lo que hacen", dijo Mike Janech de la Universidad de Medicina de Carolina del Sur. Su grupo tieneha estado investigando vanin-1 el enlace es externo y ha identificado muchas otras aplicaciones biomédicas potenciales para el genoma del delfín que acaba de crear el NIST.
"Los genes llevan la información de la vida", dijo Janech. "Pero las proteínas ejecutan las funciones".
de macro a micro
Vanin-1 es solo un ejemplo de cómo la información genómica sobre este primo mamífero podría resultar útil. Puede haber cientos de otras aplicaciones similares, incluidas algunas relacionadas con el tratamiento de la presión arterial alta y la diabetes.
Esto representa otra vía para la biomimética, que busca soluciones a los problemas humanos al examinar e imitar los patrones y estrategias de la naturaleza. En el pasado, la biomimética se centraba únicamente en los aspectos estructurales de las partes del cuerpo de los animales, como brazos y piernas o patrones funcionales de las cosas.como narices y olfateo. Pero a medida que el estudio del ADN ha evolucionado, también lo ha hecho nuestra capacidad para examinar las cosas que suceden en los niveles más pequeños dentro del cuerpo de otro mamífero.
"Estamos entrando en lo que podría llamarse la era del organismo postmodelo", dijo Neely. En lugar de buscar solo una estructura para modelar, imitar o aprender, los científicos están mirando el panorama molecular completo de genes y proteínasde estas criaturas para procesos modelo, también. "Con abundantes recursos genómicos ahora es posible estudiar organismos no modelo con maquinaria molecular similar para abordar problemas biomédicos difíciles".
Datos, nuevas tecnologías y muestras de tejidos de alta calidad
Para recopilar la información de proteínas necesaria, Neely y su equipo utilizaron una muestra proporcionada por el Banco Nacional de Tejidos de Mamíferos Marinos link is external NMMTB, el proyecto de más larga duración del Banco de Muestras Ambientales Marinas del NIST. La mitad de los aproximadamente 4,000 peces marinosLas muestras de mamíferos en el NMMTB se recolectan como parte del Programa de Salud de Mamíferos Marinos y Respuesta al Varamiento el enlace es externo. Se sabe que la muestra provista para el estudio de Neely se originó muy cerca del Laboratorio Marino Hollings.
El nuevo genoma de vanguardia comenzó de inmediato a proporcionar nuevos conocimientos bioquímicos. Se están realizando estudios en el NIST para validar los mapas de proteínas actualizados utilizando un espectrómetro de masas tribrid de resolución ultraalta, que es la herramienta más poderosa disponible paraidentificar y cuantificar proteínas
Otras proteínas de mamíferos también parecen prometedoras
Neely dijo que los resultados demuestran la utilidad de reasignar genomas con las capacidades bioanalíticas mejoradas proporcionadas por la nueva tecnología de secuenciación genómica junto con espectrómetros de masas de alta resolución. Los datos de este proyecto también estarán disponibles en el dominio público para que los resultadosserá fácil para otros acceder y usar para diversas aplicaciones e investigaciones.
Este es el primero de muchos proyectos de este tipo que el grupo de Charleston emprende mediante el cual se podrían aplicar nuevas técnicas analíticas a los animales marinos. Estudiar otros mamíferos marinos que bucean puede mejorar nuestra comprensión de los mecanismos moleculares involucrados en el buceo. Además, las proteínas de los leones marinospuede tener mucho que contarnos sobre el cáncer metastásico, lo que intriga especialmente a Neely y sus colegas.
Como químico investigador, Neely dice que en realidad no ha pasado mucho tiempo observando mamíferos marinos como parte de sus horas de trabajo. Sin embargo, se encuentra con delfines cuando sale a surfear a lo largo de la costa de Carolina.
"Es sorprendente pensar que estamos en un punto donde la investigación de vanguardia en mamíferos marinos puede avanzar directamente en los descubrimientos biomédicos humanos", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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