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Científicos descubren ‘una nueva forma en que funciona la biología’

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Científicos descubren ‘una nueva forma en que funciona la biología’

Químicos de Nebraska han descubierto que una alteración natural ultramenor de una molécula puede dictar qué receptores neuronales activará un neurotransmisor. Aunque el equipo descubrió el fenómeno en una especie de babosa de mar propiedad del químico James Checco, los hallazgos deberían aplicarse a una variedad de animales, incluso potencialmente a los humanos. Crédito: Craig Chandler | Universidad de Nebraska-Lincoln

La señalización neuronal puede ser alterada por moléculas de imagen especular.

Con la ayuda de algunas babosas de mar, los químicos de la Universidad de Nebraska-Lincoln han descubierto que uno de los cambios más pequeños posibles en una biomolécula puede causar una de las consecuencias más significativas imaginables: dirigir la activación de las neuronas.

Su investigación se centró en los péptidos, que son cadenas cortas de[{» attribute=»»>amino acids capable of transmitting signals between cells, including neurons. These peptides are present in the central nervous systems and bloodstreams of most animals. An amino acid in a peptide can take on one of two forms, L or D, which consist of the same atoms connected in the same way but arranged in mirror-image orientations.

Chemists often think of those two orientations as the left and right hands of a molecule. The L orientation is by far the more common in peptides, to the point of being considered the default. But when enzymes do flip an L to a D, the seemingly minor about-face can turn, say, a potentially therapeutic molecule into a toxic one, or vice versa.

Left Right Hands Amino Acid

A basic rendering of the left and right hands of the same amino acid. Credit: University of Nebraska-Lincoln

Now, Husker chemists James Checco, Baba Yussif, and Cole Blasing have revealed a whole new role for that molecular mirroring. For the first time, the team has shown that the orientation of a single amino acid — in this case, one of dozens found in the neuropeptide of a sea slug — can dictate the likelihood that the peptide activates one neuron receptor versus another. Because different types of receptors are responsible for different neuronal activities, the finding points to another means by which a brain or nervous system can regulate the labyrinthine, life-sustaining communication among its cells.

“We’ve discovered a new way that biology works,” said Checco, assistant professor of chemistry at Nebraska. “It’s nature’s way of helping to make sure that the peptide goes to one signaling pathway versus the other. And understanding more about that biology will help us to be able to take advantage of it for future applications.”

Checco’s interest in neuropeptide signaling dates back to his time as a postdoctoral researcher, when he came across the first study to show evidence of a peptide with a D-amino acid activating a neuron receptor in sea slugs. That particular receptor responded to the peptide only when it contained the D-amino acid, making its flip from L to D akin to an on/off switch.

James Checco, Baba Yussif, and Cole Blasing

Nebraska chemists James Checco (center), Baba Yussif (right) and Cole Blasing. Credit: Craig Chandler | University of Nebraska–Lincoln

Eventually, Checco himself would identify a second such receptor. Unlike the one that had initially sparked his interest, Checco’s receptor responded both to a peptide featuring all L-amino acids and the same peptide with a single D. But the receptor was also more responsive to the all-L peptide, activating when introduced to smaller concentrations of it than its D-containing counterpart. Instead of an on/off switch, Checco seemed to have found something closer to a dimmer.

“We were left wondering: Is this the whole story?” Checco said. “What’s really going on? Why make this D molecule if it’s even worse at activating the receptor?”

The team’s newest findings, detailed in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences, hint at an answer inspired by a hypothesis. Maybe, the team thought, there were other receptors in the sea slug sensitive to that D-containing peptide. If so, maybe some of those receptors would respond differently to it.

Yussif, a doctoral candidate in chemistry, went to work searching for sea slug receptors whose genetic blueprints resembled those of the one Checco had uncovered. He ultimately narrowed down a list of candidates, which the team then cloned and managed to express in cells before introducing them to the same D-containing peptide as before. One of the receptors responded. But this receptor — in an almost mirror-image performance of Checco’s original — responded much more favorably to the D-containing peptide than its all-L peer.

“You can see a pretty dramatic shift,” Checco said, “where now the D is, in fact, much more potent than the L at activating this new receptor.”

In effect, the team realized, the orientation of that lone amino acid was directing its peptide to activate either one receptor or the other. In its all-L state, the neurotransmitter preferred Checco’s original. When that certain L turned D, on the other hand, it went for Yussif’s new candidate instead.

Central nervous systems rely on different types of neurotransmitters to send various signals to various receptors, with dopamine and serotonin among those best-known in humans. Given the radical complexity and delicacy of the signaling in many animals, though, Checco said it makes some sense that they might evolve equally sophisticated ways of fine-tuning the signals sent by even a single neuropeptide.

“These sorts of communication processes need to be very, very highly regulated,” Checco said. “You need to make the right molecule. It needs to be released at the right time. It needs to be released at the right site. It needs to degrade, actually, in a certain amount of time, so that you don’t have too much signaling.

“So you have all this regulation,” he said, “and now this is a whole new level of it.”

Unfortunately for Checco and others like him, naturally occurring peptides that contain D-amino acids are difficult to identify using the instrumentation readily available to most labs. He suspects it’s one reason that, at least to date, no D-containing peptides have been found in people. He also suspects that will change — and that, when it does, it could help researchers better grasp both the function and disease-related dysfunction of signaling in the brain.

“I think it is likely that we will find peptides with this kind of modification in humans,” Checco said. “And that’s going to potentially open up new therapeutic avenues in terms of that specific target. Understanding more about how these things are functioning could be exciting there.”

In the meantime, Checco, Yussif, and Blasing, a senior double-majoring in biochemistry and chemistry, are busy trying to answer other questions. For starters, they wonder whether an all-L versus D-containing peptide — even those equally likely to activate a receptor — might activate that receptor in different ways, with different cellular consequences. And the search for receptors won’t stop, either.

“This is one receptor system, but there are others,” Checco said. “So I think we want to start to extend and discover new receptors for more of these peptides, to really get a bigger picture about how this modification influences signaling and function.

“Where I really want to go long-term with this project,” he said, “is to get a better idea, across all of biology, of what this modification does.”

Reference: “Endogenous l- to d-amino acid residue isomerization modulates selectivity between distinct neuropeptide receptor family members” by Baba M. Yussif, Cole V. Blasing and James W. Checco, 6 March 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2217604120

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Un astronauta toma una foto vergonzosa de los desechos espaciales a bordo de la ISS

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Un astronauta toma una foto vergonzosa de los desechos espaciales a bordo de la ISS

Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) enfrentan muchos desafíos durante su estadía a bordo del laboratorio flotante, y uno de esos desafíos es garantizar que sus pertenencias no se pierdan en el vacío del espacio.

Desafortunadamente, eso es lo que experimentaron los astronautas Jasmin Moghbeli y Loral O'Hara el 2 de noviembre de 2023, cuando una bolsa de herramientas valorada en unos 100.000 dólares se les escapó de las garras durante una caminata espacial. La bolsa de herramientas ahora está siendo rastreada desde la superficie de la Tierra mientras orbita el planeta, como se puede ver en el siguiente video tomado en Añasco, Puerto Rico, el 11 de noviembre de 2023. En particular, la bolsa de herramientas parece cambiar de brillo, lo que sugiere que está dando vueltas mientras orbita el planeta.

Además, Crew-7 fue devuelto a la superficie de la Tierra por la cápsula Crew Dragon de SpaceX y recientemente se sentó para su primera conferencia de prensa posterior al vuelo en la que el astronauta de la Agencia Espacial Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), Satoshi Furakawa, explicó que se sintió avergonzado cuando descubrió que capturó accidentalmente la bolsa de herramientas mientras intentaba tomar una foto del monte. Fuji.

VER GALERÍA – 3 IMÁGENES

«Creo que estábamos en el nodo 1, almorzando o cenando, y Satoshi había salido a la cúpula para tomar fotografías.«, relató el comandante de la misión, el astronauta de la Agencia Espacial Europea Andreas Mogensen. «Él entra y dice: “Bueno, ya sabes, lo siento mucho, mucho, mucho. Pero ya sabes, tomé esta foto. Y todos pensábamos: “¿Qué está pasando?«

«Había logrado tomar una foto de la bolsa de herramientas mientras cruzaba el Monte Fuji.» Mogensen continuó. «Intentó tomar una foto del Monte Fuji y terminó con una foto de la bolsa de herramientas.«

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El derretimiento del hielo polar ralentiza la rotación de la Tierra y puede afectar el clima

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El derretimiento del hielo polar ralentiza la rotación de la Tierra y puede afectar el clima

El calentamiento global ha ralentizado ligeramente la rotación de la Tierra y eso podría afectar la forma en que medimos el tiempo.

Un estudio publicado el miércoles encontró que el derretimiento del hielo polar, una tendencia acelerada impulsada principalmente por el cambio climático causado por el hombre, ha provocado que la Tierra gire menos rápidamente de lo que lo haría de otra manera.

El autor del estudio, Duncan Agnew, geofísico del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, dijo que a medida que el hielo en los polos se derrite, cambia el lugar donde se concentra la masa de la Tierra. Este cambio a su vez afecta la velocidad angular del planeta.

Agnew comparó la dinámica con la de un patinador artístico dando vueltas sobre el hielo: “Si tienes una patinadora que comienza a girar, si baja los brazos o estira las piernas, disminuirá la velocidad”, dijo. Pero si los brazos de un patinador se tiran hacia adentro, el patinador girará más rápido.

Por lo tanto, menos hielo sólido en los polos significa más masa alrededor del ecuador, del tamaño de la Tierra.

«Lo que se hace con el hielo que se derrite es tomar agua que está congelada en lugares como la Antártida y Groenlandia, y esa agua congelada se derrite, y se mueven los fluidos a otros lugares del planeta», dijo Thomas Herring. un profesor de geofísica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts que no participó en el nuevo estudio. «El agua fluye hacia el ecuador».

En otras palabras, el estudio sugiere que la influencia humana ha aumentado con una fuerza sobre la que académicos, astrónomos y científicos se han preguntado durante milenios, algo que durante mucho tiempo se ha considerado una constante más allá del control de la humanidad.

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«Es bastante impresionante, incluso para mí, que hayamos hecho algo que cambie de manera mensurable la velocidad de rotación de la Tierra», dijo Agnew. “Están sucediendo cosas sin precedentes. »

Su estudio, publicado en la revista Nature, sugiere que el cambio climático juega un papel suficientemente importante en la rotación de la Tierra como para contrarrestar una tendencia opuesta. Debido a una combinación de factores, la Tierra ha comenzado a girar más rápido en las últimas décadas, una tendencia temporal que ha llevado a los científicos, por primera vez, a considerar restar un solo «segundo intercalar negativo» de los relojes de todo el mundo ya en 2026. La presencia de hielo polar ha retrasado esta posibilidad unos tres años, según Agnew.

Si las organizaciones de cronometraje finalmente deciden agregar un segundo intercalar negativo, el ajuste podría interrumpir las redes informáticas.

Una vista de la Tierra capturada por el satélite Deep Space Climate Observatory.NASA

La razón por la que los ajustes del segundo intercalar han sido históricamente necesarios es que incluso sin cambio climático, la rotación diaria de la Tierra ha tendido a disminuir a lo largo de millones de años, aunque pueda parecer constante.

Hace unos 70 millones de años, los días eran más cortos y duraban unas 23,5 horas, según un estudio de 2007. La paleoceanografía y la paleoclimatología sugieren. Esto significa que los dinosaurios del Cretácico vivieron un planeta con 372 días al año.

Varios factores clave afectan la rotación del planeta, a veces trabajando en oposición.

La fricción de las mareas oceánicas, debida en parte a la atracción gravitacional de la Luna, ralentiza la rotación de la Tierra. Mientras tanto, desde la última edad de hielo, la corteza terrestre ha aumentado en algunas zonas en respuesta al peso de las capas de hielo que están desapareciendo. Este efecto cambia la distribución de masa y acelera la rotación del planeta. Ambos procesos son bastante constantes y tienen tasas predecibles.

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Otro factor más es el movimiento del fluido en el núcleo interno líquido de la Tierra, un comodín que puede acelerar o disminuir la velocidad de rotación de la Tierra, dijo Agnew. Las fluctuaciones en el núcleo de la Tierra son una de las principales razones por las que el planeta ha girado más rápido de lo esperado en las últimas décadas.

Esta rotación más rápida ha llevado a los cronometradores a preguntarse (por primera vez desde la adopción oficial del Tiempo Universal Coordinado en la década de 1960) si no sería prudente restar un segundo intercalar para mantener el Tiempo Universal sincronizado con la rotación de la Tierra.

Pero el derretimiento del hielo polar está contrarrestando esta tendencia y ha impedido cualquier decisión sobre si agregar o no un segundo intercalar negativo. Según las estimaciones de Agnew, esta posibilidad se pospondrá de 2026 a 2029, si se mantiene el actual ritmo de rotación de la Tierra.

A medida que el cambio climático se intensifica, los investigadores esperan que el derretimiento del hielo tenga un efecto aún más profundo en la rotación del planeta.

«Su contribución será mayor a medida que pase el tiempo y se acelere el derretimiento, como esperamos», dijo Herring. Añadió que el nuevo estudio fue un análisis profundo y sólido que combina investigaciones de varias disciplinas científicas.

La necesidad de que los cronometradores ajusten el tiempo universal para seguir el ritmo de la rotación de la Tierra no es un fenómeno nuevo. Pero históricamente, esto implicó agregar segundos intercalares al estándar común para los relojes cuando la desaceleración de la rotación de la Tierra hizo que el tiempo astronómico se retrasara respecto del tiempo atómico (que se mide por la vibración de los átomos en los relojes atómicos).

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Sumar o restar segundos intercalares es doloroso porque potencialmente puede alterar los sistemas de transmisión por satélite, financieros y energéticos que dependen de una sincronización extremadamente precisa. Por culpa de eso, Los cronometradores mundiales votaron en 2022 para eliminar el segundo intercalar sumas y restas para 2035 y permitir que el tiempo universal se aleje de la velocidad de rotación de la Tierra.

«Desde aproximadamente el año 2000, ha habido un esfuerzo por eliminar los segundos intercalares», dijo Agnew.

Independientemente de si los relojes cambian, la idea de que el derretimiento del hielo polar afecta la rotación de la Tierra muestra cuán importante se ha vuelto este problema. Las investigaciones ya han delineado el profundo impacto que tendrá la pérdida de hielo en las comunidades costeras.

Los científicos esperan que el aumento del nivel del mar se acelere a medida que el clima se calienta, un proceso que continuará durante cientos de años. El año pasado, destacados investigadores polares advirtieron en un informe que partes de las principales capas de hielo podrían colapsar y que las comunidades costeras deberían prepararse para un aumento del nivel del mar de varios metros. Si la humanidad permite que la temperatura global promedio aumente 2 grados Celsius, el planeta podría enfrentar un aumento del nivel del mar de más de 40 pies.

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Maker Hive deja espacio para la creatividad

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Maker Hive deja espacio para la creatividad

27 de marzo de 2024

Maker Hive, en Warburton Avenue, ofrece clases y talleres sobre una amplia gama de artes, manualidades y actividades STEM.

por Janine Annett –

Hastings-on-Hudson: al entrar a Maker Hive en 416 Warburton Avenue (justo frente a Antoinette's Patisseriel), tienes la sensación de que puedes crear casi cualquier cosa con la gran cantidad de materiales e información disponibles en este espacio brillante y acogedor.

Aarthi Muthukrishnan abrió Colmena creativa en Hastings en octubre de 2023. Su visión es un lugar que apoye la creatividad, el aprendizaje y la comunidad perfeccionando nuevas habilidades y conectándose con personas de ideas afines. Las próximas clases y talleres para niños y adultos incluyen bricolaje, tecnología creativa que utiliza dispositivos electrónicos con un cortador láser y una impresora 3D, pintura, dibujo, tejido, crochet, impresión con bloques, encuadernación, tinte de huevo y más.

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Maker Hive tiene una gran cantidad de materiales y herramientas para inspirar actividades creativas.

Aarthi, que tiene experiencia en tecnología e informática y también tiene un MBA, ha estado involucrado durante mucho tiempo en la tutoría de niñas en los campos STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas). «La tecnología es ahora parte de todas las industrias», dijo. Ha vivido en Hastings-on-Hudson con su familia durante ocho años. Antes de abrir Maker Hive, Aarthi dirigió un programa Girls Who Code y también dirigió un campamento de vacaciones de primavera en el Centro Comunitario de Hastings. Durante el campamento, los niños aprendieron a crear proyectos interactivos que cobran vida mediante el uso de microcontroladores. «En lugar de centrarme únicamente en aprender a codificar, lo cual era aburrido, me pregunté: '¿Cómo podemos hacerlo más creativo?' » Utilizamos computación física y computación creativa, que implica el uso de pequeños microcontroladores para crear proyectos interactivos. Me gusta llamarlo «un código que puedes guardar». Es muy visual y el impacto no está en una pantalla. A los padres les encantó y a los niños les encantó”, dijo Aarthi.

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Para conocer la historia completa, visite Rivertowns Current en: https://substack.com/home/post/p-142825279?source=queue

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Andrea Martone - Tarrytown, agente inmobiliario de Sleepy Hollow

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