Bioquímica y BMC.

El objetivo final de esta área del BIFI es entender y controlar sistemas biológicos que dependen de proteínas de interés para aplicaciones químicas, biotecnológicas, farmacológicas y biomédicas. El conocimiento del comportamiento de las proteínas a los niveles molecular y celular permite la interpretación de los mecanismos macroscópicos de las funciones celulares en las que están implicados, pero se desconocen todavía muchos de los parámetros que controlan estos procesos. Las proteínas adoptan una estructura tridimensional organizada íntimamente relacionada con su función, que puede ser regulada mediante la interacción con otras biomoléculas y/o pequeñas moléculas orgánicas. Las disposiciones estructurales defectuosas pueden impedir las interacciones de las proteínas con otras moléculas, provocando diversas patologías en los seres humanos.

Muchas otras enfermedades son producidas también por virus y microorganismos infecciosos, y una forma de detenerlos puede ser el bloqueo de algún paso de su ciclo vital que implica a una biomolécula proteica. Además, pequeñas moléculas del medio ambiente pueden funcionar también como inhibidores o activadores tóxicos de actividades particulares en diferentes organismos, y en muchos casos pueden ser usadas como efectores de la expresión de algunos genes y de la producción y acción de determinadas proteínas. Las líneas de investigación en Bioquímica y Biología Molecular y Celular en el BIFI estudian distintos sistemas biológicos implicados en rutas moleculares clave que sirven como modelos de otros sistemas, combinando metodologías clásicas de este área con métodos biofísicos y computacionales. Las aplicaciones del conocimiento obtenido se utilizan adicionalmente para controlar y modular el comportamiento de determinados sistemas con beneficios para la sociedad.

Mycobacterium Tuberculosis

Responsable de la Línea de Investigación:

Jesús Gonzalo-Asensio

Investigadores:

Carlos Martín Montañés (CU)
Esther Broset Blasco (Beca FPI)
Irene Pérez Sanchez (Beca DGA)
Ana Picó Marco (Técnico de labotario)

 

RESUMEN

De acuerdo al último informe de la OMS, la Tuberculosis (TB) causa 1.8 millones de muertes y 10.4 millones de nuevos casos cada año. Datos de los últimos 200 años indican que la TB ha matado unos 1000 millones de personas, lo que convierte a esta enfermedad en la más mortal comparada con otras enfermedades infecciosas como son peste, gripe, viruela, malaria, cólera o SIDA.

La TB en humanos está principalmente causada por el bacilo Mycobacterium tuberculosis. Sin embargo, otras expecies del género Mycobacterium son también capaces de infectar a humanos. Estas incluyen M. canettii y M. africanum que son responsables de la enfermedad en regiones restringidas del este y del oeste del continente africano respectivamente. Además, varias especies del género Mycobacterium son también capaces de causar la enfermedad en animales mamíferos, lo cual no sólo representa un problema económico, sino también un riesgo de zoonosis en humanos. Todas las especies anteriormente mencionadas constituyen el Complejo M. tuberculosis (MTBC) (Figura 1).

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Figura 1: Esquema de las relaciones filogenéticas del MTBC. Se muestra la distribución filogenética de M. canettii, los linajes L1-L7 de M. tuberculosis y las especies adaptadas a animales. La figura también muestra la distribución geográfica de cada linaje y el hospedador preferido. Adaptado de Broset et al. mBio 2015.

Para obtener una perspectiva evolutiva completa, es altamente recomendable extender los estudios genéticos a todo el MTBC. Nuestros conocimientos en genética de micobacterias indican que algunas mutaciones en el sistema de dos componentes PhoPR fueron adquiridas durante la evolución natural del MTBC, posiblemente para garantizar la adaptación a diversos hospedadores (Gonzalo-Asensio et al, PNAS 2014). El sistema PhoPR es bien conocido por su papel en la regulación de fenotipos de virulencia en el MTBC. Estos fenotipos incluyen la secreción del factor de virulencia ESAT-6 (Broset et al. mBio 2015), la síntesis de lípidos derivados de aciltrehalosa (Gonzalo-Asensio et al. JBC 2008) y la modulación de secreción de antígenos (Solans et al. PLoS pathogens 2014) (Figura 2)

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Figura 2. Caracterización molecular del sistema de dos componentes PhoPR. A. Posicionamiento del factor de transcripción PhoP respecto a la DNApol y el gen que regula. Se indican los valores más probables derivados de ensayos mediante ChIP-seq. Se muestra también la secuencia consenso de PhoP (TCACAG-N5-TCACAG). B. Lecturas de ChIP-seq de algunos promotores de genes regulados por PhoP. Se percibe un aumento significativo en el número de lecturas de una cepa wild type respecto a un mutante phoP, indicativo de la interacción específica de PhoP con estas regiones. C. Motivos de unión a PhoP elucidados de los datos de ChIP-seq mostrados en el panel B. Se indica la distancia al codón de inicio en los diferentes genes. D. Localización de polimorfismos en phoP en diferentes miembros de MTBC. Se muestran las inserciones de IS6110 en la región promotora y sus posiciones respecto al codón de inicio del gen phoP. Se indican también la posición del Asp71 implicado en la reacción de trans-fosforilación y la sustitución Ser219Leu en la cepa H37Ra.E. Modelo del dominio de unión a DNA de PhoP superpuesto en la estructura del complejo PhoB-DNA. Las esferas muestran la Ser219 en la cepa wild type (izquierda) o la muación Leu219 en la cepa atenuada H37Ra (derecha) (Adaptado de Gonzalo-Asensio et al. J. Bacteriol 2008). Se observa como la mutación Leu219 podría interferer con la interacción o reconocimiento del DNA. F. Estuctura secundaria del sensor PhoR indicando la topología en la membrana. Cada dominio se ha coloreado individualmente indicando la presencia de α-hélices (óvalos) y láminas β (flechas). Se perciben las mutaciones descritas en los diferentes miembros del MTBC localizadas en el dominio sensor del espacio periplásmico. La posición de la His implicada en la reacción de fosofotransferencia también se indica. Adaptado de Broset et al. mBio 2015

Algunos polimorfismos en PhoPR que están evolutivamente conservados en el MTBC son responsables de la pérdida de algunos fenotipos relacionados con la virulencia. Paralelamente estos miembros del MTBC han adquirido mutaciones compensatorias para contrarrestar esta pérdida de virulencia, posiblemente para mantener el potencial patogénico de estas especies. Algunas de estas mutaciones compensatorias incluyen la inserción de una IS6110 delante de phoPR en una cepa de M. bovis capaz de transmitirse entre los humanos o diversos polimorfismos en la región reguladora de espACD que permiten a M. bovis y M. africanum secretar ESAT-6 mediante un mecanismo independiente de PhoPR. (Gonzalo-Asensio et al. PNAS 2014) (Figura 3).

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Figura 3. Comparativa de los fenotipos regulados por PhoPR en M. tuberculosis, M. bovis, M. africanum L6 y un mutante phoP de M. tuberculosis. M. tuberculosis tiene un alelo PhoR completamente funcional que es capaz de detectar un estímulo extracelular y por tanto de fosforilar el factor de transcripción PhoP. PhoP en estado fosforilado regula tres fenotipos bien conocidos que incluyen: síntesis de SL, DAT y PAT (mediante regulación de los genes pks2, pks3 y otros), secreción del factor de virulencia ESAT-6 (mediante regulación de espA) y regulación post-transcripcional de tatC (mediada por el RNA no codificante mcr7). M. bovis y el linaje 6 de M. africanum portan un alelo PhoR defectivo (mutación G71I) que posiblemente conlleva defectos en la fosforilación de PhoP. Como consecuencia estas cepas no producen SL, DAT ni PAT. Sin embargo en estas cepas se ha restaurado la secreción de ESAT-6 mediante la adqusición de mutaciones compensatorias en la región promotora de espACD (indicado mediante asteriscos). Mutantes en el gen phoP de M. tuberculosis tampoco sintetizan SL, DAT ni PAT y tampoco secretan ESAT-6. Estos mutantes tienen además incrementada la síntesis del sistema de secreción TAT y por tanto secretan más antígenos (incluyendo Ag85A y Ag85C). La atenuación racional de M. tuberculosis mediante mutación del gen phoP, cosntituye la base de la vacuna MTBVAC. Debido a la pérdida de fenotipos de virulencia y al aumento de secreción de antígenos, la vacuna viva MTBVAC es capaz de inducir inmunogenicidad a largo plazo. Adaptado de Broset et al. mBio 2015

Nuestra línea de investigación aprovecha los conocimientos sobre los polimorfismos en PhoPR del MTBC para aplicarlos a la construcción de vacunas contra la TB basadas en la inactivación de phoPR. La vacuna MTBVAC consiste en una cepa de M. tuberculosis con mutaciones en los genes phoP y fadD26 (Figura 3). MTBVAC es la primera vacuna viva de su clase que ha llegado a ensayos clínicos, lo que ha supuesto un hito en la historia de la vacunología.

 

Publicaciones Relevantes

1.- Esther Broset, Carlos Martín y Jesús Gonzalo-Asensio*, 2015 “Evolutionary landscape of the Mycobacterium tuberculosis complex from the viewpoint of PhoPR: implications in virulence regulation and application to vaccine development” mBio, IF=6.786, D1 Microbiología.

2.- Jesús Gonzalo-Asensio, Wladimir Malaga, Alexandre Pawlik, Catherine Astarie-Dequeker, Charlotte Passemar, Flavie Moreau, Françoise Laval, Mamadou Daffé, Carlos Martin, Roland Brosch, Christophe Guilhot, 2014 “Evolutionary history of tuberculosis shaped by conserved mutations in the PhoPR virulence regulator” PROC. NATL. ACAD. SCI. USA, IF=9.809, D1 Ciencias Multidisciplinares.

3.- Luis Solans, Nacho Aguiló, Sofía Samper, Alexandre Pawlik, Wafa Frigui, Carlos Martín, Roland Brosch, Jesús Gonzalo-Asensio*, 2014 “A specific polymorphism in Mycobacterium tuberculosis H37Rv causes differential ESAT-6 expression and identifies WhiB6 as a novel ESX-1 component” Infection And Immunity, IF=4,156, Q1 Enfermedades Infecciosas.

4.- Luis Solans*, Jesús Gonzalo-Asensio*, Claudia Sala*, Andrej Benjak, Swapna Uplekar, Jacques Rougemont, Christophe Guilhot, Wladimir Malaga, Carlos Martín, Stewart T. Cole, 2014 “The PhoP-dependent ncRNA Mcr7 modulates the TAT secretion system in Mycobacterium tuberculosis” PLoS PATHOGENS, IF=8,136 D1 Microbiología, Virología y Parasitología.

5.- Carlos Martín, Brigitte Gicquel, Esther Pérez, Jesús Gonzalo Asensio, Ainhoa Arbués. PATENTE INTERNACIONAL “Tuberculosis Vaccine” PCT/ES 2007/070051. Spain (ES7730491) / Europe (1997881) / USA (US12/294,199) / Canada (CA2,647,287) / Japan (JP2009-500878) / China (CN200780010366.5) / Russia (RU2008142140 (0)) / India (IN8123/DELN/2008) / Brasil (BRPI-0709106-0).

 

Principales Proyectos de Investigación

1.- Advancing Novel and Promising TB Vaccine Candidates From Discovery to Preclinical and Early Clinical Development (Referencia TBVAC2020) H2020, IP: Carlos Martín Montañés. Participante.

2.- Multiplex Iterative Genome Engineering (MIGE) in Mycobacterium. Applications to development of genetic tools for testing new antibiotics Myco-MIGE (Referencia BFU2015-72190-EXP). Ministerio de Economía y Competitividad, IP: Jesús Gonzalo-Asensio.

3.- Análisis de las diferencias de IS6110 entre los miembros del complejo Mycobacterium tuberculosis y el papel de su localización en el origen de replicación. (Referencia PI15/00317) FIS-Instituto de Salud Carlos III, IP: Sofía Samper Blasco. Participante.

4.- Polimorfismos genómicos y transcriptómicos en M. tuberculosis complex y su significado en la clínica. (Referencia PI12/01970) FIS-Instituto de Salud Carlos III. IP: Sofía Samper. Participante

 

Colaboradores

  • Roland Brosch. Institut Pasteur, Paris
  • Christophe Guilhot. IPBS-CNRS, Toulouse
  • Marcelo Guerin. Ikerbasque, Spain
  • Inmaculada Yruela, BiFi, Spain
  • Bruno Contreras-Moreira. BiFi, Spain

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Desarrollo de Antimicrobianos
y Mecanismos de Resistencia

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Responsable de la Línea de Investigación:

José Antonio Aínsa Claver

Investigadores:

José Antonio Aínsa Claver, PI
Ainhoa Lucía Quintana, Postdoc
Clara Aguilar Pérez, Doctorando
Ernesto Anoz Carbonell, Doctorando
Begoña Gracia Díaz, Técnico de Laboratorio

 

RESUMEN

La línea de investigación Desarrollo de Antimicrobianos y Mecanismos de Resistencia tiene como objetivo estudiar los mecanismos de resistencia a antibióticos de diversos patógenos microbianos y utilizar esta información para identificar nuevas moléculas con actividad antimicrobiana y caracterizar sus mecanismos de acción y resistencia. Este trabajo se financia con fondos públicos conseguidos en convocatorias competitivas nacionales e internacionales.

En los últimos años hemos caracterizado diversas bombas de eflujo de Mycobacterium tuberculosis y hemos contribuido a la identificación de compuestos que evaden el mecanismo de resistencia mediado por las bombas de eflujo y por lo tanto presentan mayor actividad antimicrobiana. Estamos caracterizando nuevas dianas para antimicrobianos, tanto en Mycobacterium como en otros patógenos bacterianos, y explorando nuevas moléculas (péptidos, etc.) como alternativas a los antibióticos convencionales.

Durante los últimos 7 años, hemos publicado 15 artículos, hemos obtenido una patente relacionada con la utilidad diagnóstica de un gen de resistencia, y hemos realizado diversas comunicaciones a congresos nacionales e internacionales.

Nuestra investigación también está incorporando nuevas perspectivas, como lo es la utilización de nanopartículas para administrar antimicrobianos, o las combinaciones de moléculas con actividad antimicrobiana.

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PUBLICACIONES RELEVANTES

1.- Identification of Aminopyrimidine-Sulfonamides as Potent Modulators of Wag31-mediated Cell Elongation in Mycobacteria. Vinayak Singh, Neeraj Dhar, János Pató, Gaëlle S. Kolly, Jana Korduláková, Martin Forbak, Joanna C. Evans, Rita Székely, Jan Rybniker, Zuzana Palčeková, Júlia Zemanová, Isabella Santi, François Signorino-Gelo, Liliana Rodrigues, Anthony Vocat, Adrian S. Covarrubias, Monica G. Rengifo, Kai Johnsson, Sherry Mowbray, Joseph Buechler, Vincent Delorme, Priscille Brodin, Graham W. Knott, José A. Aínsa, Digby F. Warner, György Kéri, Katarína Mikušová, John D. McKinney, Stewart T. Cole, Valerie Mizrahi, Ruben C. Hartkoorn. Molecular Microbiology, in press.

2.- Antituberculosis drugs: reducing efflux = increasing activity. Liliana Rodrigues, Tanya Parish, Meenakshi Balganesh, José A. Ainsa. Drug Discovery Today, in press.

3.- Lipid transport in Mycobacterium tuberculosis and its implications in virulence and drug development. Bailo R, Bhatt A, Aínsa JA. Biochem Pharmacol. 2015 Aug 1;96(3):159-67. doi: 10.1016/j.bcp.2015.05.001. PMID: 25986884.

4.- Measuring efflux and permeability in mycobacteria. Rodrigues L, Viveiros M, Aínsa JA. Methods Mol Biol. 2015;1285:227-39. doi: 10.1007/978-1-4939-2450-9_13. PMID: 25779319.

5.- Spectinamides: a new class of semisynthetic antituberculosis agents that overcome native drug efflux. Lee RE, Hurdle JG, Liu J, Bruhn DF, Matt T, Scherman MS, Vaddady PK, Zheng Z, Qi J, Akbergenov R, Das S, Madhura DB, Rathi C, Trivedi A, Villellas C, Lee RB, Rakesh, Waidyarachchi SL, Sun D, McNeil MR, Ainsa JA, Boshoff HI, Gonzalez-Juarrero M, Meibohm B, Böttger EC, Lenaerts AJ. Nat Med. 2014 Feb;20(2):152-8. doi: 10.1038/nm.3458. PMID: 24464186.

6.- Analysis of mutations in streptomycin-resistant strains reveals a simple and reliable genetic marker for identification of the Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype. Villellas C, Aristimuño L, Vitoria MA, Prat C, Blanco S, García de Viedma D, Domínguez J, Samper S, Aínsa JA. J Clin Microbiol. 2013 Jul;51(7):2124-30. doi: 10.1128/JCM.01944-12. PMID: 23616454.

7.- Zanthoxylum capense constituents with antimycobacterial activity against Mycobacterium tuberculosis in vitro ex vivo within human macrophages. Luo X, Pires D, Aínsa JA, Gracia B, Duarte N, Mulhovo S, Anes E, Ferreira MJ. J Ethnopharmacol. 2013 Mar 7;146(1):417-22. doi: 10.1016/j.jep.2013.01.013. PMID: 23337743.

8.- Role of the Mmr efflux pump in drug resistance in Mycobacterium tuberculosis. Rodrigues L, Villellas C, Bailo R, Viveiros M, Aínsa JA. Antimicrob Agents Chemother. 2013 Feb;57(2):751-7. doi: 10.1128/AAC.01482-12. PMID: 23165464.

9.- Inhibitors of mycobacterial efflux pumps as potential boosters for anti-tubercular drugs. Viveiros M, Martins M, Rodrigues L, Machado D, Couto I, Ainsa J, Amaral L. Expert Rev Anti Infect Ther. 2012 Sep;10(9):983-98. doi: 10.1586/eri.12.89. PMID: 23106274.

10.- Mycobacterial shuttle vectors designed for high-level protein expression in infected macrophages. Eitson JL, Medeiros JJ, Hoover AR, Srivastava S, Roybal KT, Aínsa JA, Hansen EJ, Gumbo T, van Oers NS. Appl Environ Microbiol. 2012 Oct;78(19):6829-37. doi: 10.1128/AEM.01674-12. PMID: 22820329.

11.- Functional and genetic characterization of the tap efflux pump in Mycobacterium bovis BCG. Ramón-García S, Mick V, Dainese E, Martín C, Thompson CJ, De Rossi E, Manganelli R, Aínsa JA. Antimicrob Agents Chemother. 2012 Apr;56(4):2074-83. doi: 10.1128/AAC.05946-11. PMID: 22232275.

12. A prodrug approach for improving antituberculosis activity of potent Mycobacterium tuberculosis type II dehydroquinase inhibitors. Tizón L, Otero JM, Prazeres VF, Llamas-Saiz AL, Fox GC, van Raaij MJ, Lamb H, Hawkins AR, Ainsa JA, Castedo L, González-Bello C. J Med Chem. 2011 Sep 8;54(17):6063-84. doi: 10.1021/jm2006063. PMID: 21780742.

13.- Antimycobacterial evaluation and preliminary phytochemical investigation of selected medicinal plants traditionally used in Mozambique. Luo X, Pires D, Aínsa JA, Gracia B, Mulhovo S, Duarte A, Anes E, Ferreira MJ. J Ethnopharmacol. 2011 Sep 1;137(1):114-20. doi: 10.1016/j.jep.2011.04.062. PMID: 21571059.

14.- Inhibition of drug efflux in mycobacteria with phenothiazines and other putative efflux inhibitors. Rodrigues L, Aínsa JA, Amaral L, Viveiros M. Recent Pat Antiinfect Drug Discov. 2011 May;6(2):118-27. PMID: 21517739.

15.- Design, synthesis and inhibitory activity against Mycobacterium tuberculosis thymidine monophosphate kinase of acyclic nucleoside analogues with a distal imidazoquinolinone. Familiar O, Munier-Lehmann H, Aínsa JA, Camarasa MJ, Pérez-Pérez MJ. Eur J Med Chem. 2010 Dec;45(12):5910-8. doi: 10.1016/j.ejmech.2010.09.056. PMID: 20951473.

 

PRINCIPALES PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

1.- NAREB – Nanotherapeutics for antibiotic resistant emerging bacterial pathogens. Unión Europea. Universidad de Zaragoza. 01/02/2014 – 31/01/2018. IP: José Antonio Aínsa Claver.

2.- SAF-2013-48971-C2-2-R: Aplicaciones biomédicas de AS-48: una proteína con amplio espectro de actividad antimicrobiana. MINECO – Ministerio de Economia y Competitividad. Universidad de Zaragoza. 01/01/2014 – 31/12/2016. IP: José Antonio Aínsa Claver.

3.- MM4TB – More medicines for tuberculosis. Unión Europea. Universidad de Zaragoza. 01/02/2011 – 31/01/2016. IP: José Antonio Aínsa Claver.

4.- BIO-2009-09405. Estudio de transportadores de membrana de Mycobacterium tuberculosis: implicaciones en resistencia y virulencia. Ministerio de Ciencia e Innovación. Universidad de Zaragoza. 01/01/2010 – 31/12/2012. IP: José Antonio Aínsa Claver.

 

Colaboradores

  • Katarina Mikusova, Comenius University (Bratislava, Slovakia). Estudio de TrxR como diana de fármacos en M. tuberculosis.
  • Rita Skelezy, Stewart T. Cole, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Laussane, Switzerland). Actividad antituberculosis de compuestos y susceptibilidad a eflujo.
  • Valakunja Nagaraja, Indian Institute of Science (Bangalore, India). Sistema genético para evaluación de inhibidores de la topoisomerasa de M. tuberculosis.
  • Adela G. De la Campa, Centro Nacional de Microbiología, Instituto de Salud Carlos III (Majadahonda, Madrid, Spain). Desarrollo de inhibidores frente a la topoisomerasa de M. tuberculosis.
  • Mercedes Maqueda, Universidad de Granada (Granada, Spain). Estudio de actividad antimicrobiana de la bacteriocina AS-48.

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Regulación génica
y fisiología de cianobacterias

Responsable de la Línea de Investigación:

María F. Fillat Castejón

Investigadores:

María Luisa Peleato Sánchez
Teresa Bes Fustero
Emma Sevilla Miguel
Andrés Sandoval
Cristina Sarasa Buil

 

RESUMEN

Las cianobacterias son microorganismos que realizan la fotosíntesis oxigénica y son capaces de colonizar los hábitats más extremos. Debido a su abundancia y ubicuidad, las cianobacterias juegan un papel fundamental los ciclos del carbono y del nitrógeno y constituyen la base de la cadena trófica en ecosistemas acuáticos. Algunas especies de cianobacterias son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico y se han utilizado en la producción de fertilizantes. Así mismo, el uso de cianobacterias para la producción de biodiesel o en la eliminación de metales pesados de aguas residuales son áreas de trabajo en continuo desarrollo. Sin embargo, las cianobacterias también pueden ser perjudiciales. Debido a la creciente eutrofización de los cuerpos de agua, cada vez es más frecuente la aparición de floraciones o proliferaciones incontroladas de estos microorganismos en el agua destinada para el consumo o usos recreativos. Varias especies de cianobacterias presentes en estas floraciones pueden producir toxinas que tienen efectos nocivos sobre la salud humana, así como en los animales. Aunque los factores que desencadenan la producción de cianotoxinas son controvertidos, la disponibilidad de hierro parece ser un factor determinante.

En nuestro grupo se estudia la regulación del metabolismo del hierro en las cianobacterias y su relación con el metabolismo del nitrógeno, el estrés oxidativo, la producción de cianotoxinas y la formación de biofilms. Todos estos procesos están interrelacionados por una familia de reguladores transcripcionales denominada FUR (ferric uptake regulator). La mayor parte de las cianobacterias expresan tres parálogos FUR denominados FurA (Fur), Zur (FurB) y PerR (FurC). Aunque la faceta mejor estudiada de estas proteínas es su carácter regulador, en cianobacterias tienen un carácter multifuncional, actuando mediante diversas estrategias no bien caracterizadas, conjuntamente a su actividad como reguladores transcripcionales.

Por otra parte, las proteínas FUR también están implicadas en la expresión de factores de virulencia y la formación de biofilms en numerosos patógenos, tales como Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa o Clostridium difficile, entre otros. Dado que Fur es una proteína esencial para muchos de estos microorganismos, se ha propuesto que podría constituir una nueva diana terapeutica, como alternativa a los mecanismos de los antibióticos tradicionales.

Nuestro grupo de investigación persigue dos objetivos principales:

– Estudio funcional de las proteínas FUR en cianobacterias, así como sus potenciales aplicaciones biotecnológicas. Cabe destacar que aunque la faceta mejor estudiada de estas proteínas es su carácter regulador, en cianobacterias las proteínas FUR tienen un carácter multifuncional, actuando mediante diversas estrategias no bien caracterizadas, conjuntamente a su actividad como reguladores transcripcionales.

– Caracterización de los reguladores FUR en los patógenos Pseudomonas aeruginosa y Clostridium difficile y evaluación de estas proteínas como potenciales dianas terapeúticas mediante la alteración de su actividad mediante el escrutinio de quimiotecas.

 

PUBLICACIONES RELEVANTES

1.- Pivotal Role of Iron in the Regulation of Cyanobacterial Electron Transport. González A, Sevilla E, Bes MT, Peleato ML, Fillat MF. Journal: Adv Microb Physiol. 2016;68:169-217.

2.- The genome-wide transcriptional response to FurA depletion unveils new roles for this essential cyanobacterial global regulator. González A, Bes MT, Peleato ML and Fillat MF. Journal: PlosOne. 2016 Mar 11;11(3):e0151384. doi: 10.1371/journal.pone.0151384. eCollection

3.- Cysteine mutational studies provide insight into a thiol-based redox switch mechanism of metal and DNA binding in FurA from Anabaena sp. Botello-Morte L, Pellicer S, Contreras LM, Neira JL, Abian O, Velázquez-Campoy A, Peleato ML, Fillat MF and Bes MT. PCC 7120. Journal: Antioxid Redox Signal (PMID:26414804) Fecha: 2015.

4.- The Pkn22 Ser/Thr kinase in Nostoc PCC 7120: role of FurA and NtcA regulators and transcript profiling under nitrogen starvation and oxidative stress. Yingping F, Lemeille S, González A, Risoul V, Denis Y, Richaud P, Lamrabet O, Fillat MF, Zhang CC and Latifi A. Journal: BMC Genomics  2015 Jul 29;16:557. doi: 10.1186/s12864-015-1703-1.

5.- Pivotal role of iron in the regulation of cyanobacterial electron transport. González A, Sevilla E, Bes MT, Peleato ML and Fillat MF. Adv Microb Physiol. 2016;68:169-217. doi: 10.1016/bs.ampbs.2016.02.005. Epub 2016 Mar 15.

6.- Iron homeostasis and environmental responses in cyanobacteria: regulatory networks involving Fur. Peleato ML, Bes MT and Fillat MF. Stress and Environmental Regulation of Gene Expression and Adaptation in Bacteria. Chapter 19. pp. 1067-1078. Frans de Bruijn ed., Wiley-Blackwell.

7.- Zur (FurB) is a key factor in the control of the oxidative stress response in Anabaena sp. PCC 7120. Sein-Echaluce VC, González A, Napolitano M, Luque I, Barja F, Peleato ML, Fillat MF. Journal: Environ Microbiol. 17(6): 2006-2017 (2015). doi: 10.1111/1462-2920.12628.

8.- Mesoscopic Model and Free Energy Landscape for Protein-DNA Binding Sites: Analysis of Cyanobacterial Promoters. Tapia-Rojo R, Mazo JJ, Hernández JÁ, Peleato ML, Fillat MF, Falo F. JOURNAL: PLoS Comput Biol. 2014 Oct 2;10(10):e1003835. doi: 10.1371/journal.pcbi.1003835.

9.- The FUR (ferric uptake regulator) superfamily: diversity and versatility of key transcriptional regulators. Fillat MF. Journal: Arch Biochem Biophys. 546:41-52 (2014). doi: 10.1016/j.abb.2014.01.029

10.- The FurA regulon in Anabaena sp. PCC 7120: in silico prediction and experimental validation of novel target genes. González A, Angarica VE, Sancho J, Fillat MF. Journal: Nucleic Acids Research. 42(8):4833-46 (2014). doi: 10.1093/nar/gku123

11.- Unraveling the Redox Properties of the Global Regulator FurA from Anabaena sp. PCC 7120: Disulfide Reductase Activity Based on Its CXXC Motifs. Botello-Morte L, Bes MT, Heras B, Fernández-Otal A, Peleato ML, Fillat MF. Journal: Antioxid Redox Signal. 20(9):1396-406 (2014). doi: 10.1089/ars.2013.5376

12.- FurA is the master regulator of iron homeostasis and modulates the expression of tetrapyrrole biosynthesis genes in Anabaena sp. PCC 7120. González, A., Bes, M.T., Valladares, A., Peleato, M.L. and Fillat M.F. Journal: Environ Microbiol. 14(12):3175-87 (2012) doi: 10.1111/j.1462-2920.2012.02897.x.

13.- Site-directed mutagenesis and spectral studies suggest a putative role of FurA from Anabaena sp. PCC 7120 as heme sensor protein. Pellicer S, González A, Peleato ML, Martínez JI, Fillat MF and Bes MT. Journal: The FEBS Journal, 279(12):2231-46 (2012). doi: 10.1111/j.1742-4658.2012.08606.x.

14.- Unravelling the regulatory function of FurA in Anabaena sp. PCC 7120 through 2-D DIGE proteomic analysis. González, A., Bes, M.T., Peleato, M.L. and Fillat M.F. Journal: Journal of Proteomics, 74:660-71 (2011) doi: 10.1016/j.jprot.2011.02.001.

15.- Overexpression of FurA in Anabaena sp. PCC 7120 reveals new targets for this regulator involved in photosynthesis, iron uptake and cellular morphology. González, A., Bes, M.T., Barja, F., Peleato, M.L. and Fillat M.F. Journal: Plant and cell Physiology. Vol 51 (11):1900-1914 (2010). doi: 10.1093/pcp/pcq148.

 

PRINCIPALES PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

1.- Multifuncionalidad de las proteínas FUR en cianobacterias: mecanismos alternativos de regulación del metabolismo y contribución a la formación de biofilms. MINECO. Duración: 01/01/2017 – 31/12/2019. Subvención: 140.000 euros. PI: María F. Fillat Castejón. Investigadores: 5.

2.- BFU2012-31458: La superfamilia de reguladores Fur: análisis funcional en cianobacterias, potenciales aplicaciones en biotecnología y como diana terapeútica en patógenos. FONDOS FEDER. MINECO. MINISTERIO DE ECONOMIA Y COMPETITIVIDAD. Duración: 01/01/2013 – 31/12/2015. Subvención: 114.660 euros. PI: María Francisca Fillat Castejón. Investigadores: 5.

3.- B18 BIOLOGÍA ESTRUCTURAL. Gobierno de Aragón. Duración: 01/01/2014 – 31/12/2016. Subvención: 20.609 euros. PI: María Luisa Peleato Sánchez. Investigadores: 16.

4.- 2012/GA LC 003. Evaluación del riesgo asociado al impacto del cambio climatico en aguas: proliferación de patógenos oportunistas y cianobacterias potencialmente tóxicas y alteración de la fijación de CO2 atmosférico. DGA-LA CAIXA. Duración: 01/05/2012 – 30/09/2013. Subvención: 42.208,18 euros. PI: María Francisca Fillat Castejón. Investigadores: 9.

5.- BFU2009-07424. Transducción de señales redox mediadas por FurA (ferric uptake regulator) en cianobacterias. Consecuencias en la fotosíntesis y la fijación de nitrógeno. FONDOS FEDER. MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACIÓN. Duración: 01/01/2010 – 31/12/2012. Subvención: 139.150 euros. PI: María Francisca Fillat Castejón. Investigadores: 5.

6.- B18 BIOLOGÍA ESTRUCTURAL. Gobierno de Aragón. Duración: 01/01/2011 – 31/12/2012. Subvención: 38.192 euros. PI: Carlos Gómez-Moreno. Investigadores: 23.

7.- Identificación de cianobacterias potencialmente tóxicas y microorganismos patógenos en amebas de vida libre en aguas de Aragón. Diputación general de Aragón-DGA. Duración: 01/10/2009 – 30/09/2011. Subvención: 49.000 euros. PI: María Francisca Fillat Castejón. Investigadores: 10.

8.- Equipo para análisis y cuantificación de interacciones moleculares mediante resonancia de plasmón de superficie (SPR) (UNZA08-4E-021). Gobierno de Aragón- FEDER. : Jan 2009 – Dec 2011. Subvención: 384.569,51 euros. PI: José Felix Saenz.

9.- INF2008-BIO-05. INCUBADOR ORBITAL CON ILUMINACIÓN. D.G.A./U.Z. Duración: 10/07/2008 – 31/12/2008. Subvención: 14.373 euros. PI: María Francisca Fillat Castejón. Investigadores: 1.

10.- Respuesta de un tapete microbiano de cianobacterias a la contaminación por hidrocarburos. Proyectos Interreg. Departamento de Economía, Hacienda y Empleo de la Diputación General de Aragón. Duración: 01/02/2006 – 31/12/2007. PI: María Francisca Fillat Castejón. Investigadores: 8.

 

Colaboradores

  • F. Barja (Universidad de Ginebra)
  • B. Heras (Universidad de LaTrobe, Melbourne)
  • S. Goñi (Université de Pau et des Pays de l’Adour, France)
  • B. Landeros (Universidad de Baja California)
  • J.M. Mulet (Univ. Politécnica de Valencia)
  • J. Salinas (Universidad de Alicante)
  • I. Luque (Instituto de Bioquímica vegetal y Fotosíntesis, CSIC, Sevilla)
  • A. Lostao (Instituto de Nanociencia de Aragón, Universidad de Zaragoza)
  • A. Lanas (Instituto Aragonés de Ciencias de la Salud, Zaragoza)
Genética y metabolismo del cerdo

Responsable de la Línea de Investigación:

Pascual López Buesa

Investigadores:

José Alberto Carrodeguas Villar
Carmen Burgos Serrano
Pedro Latorre Muro
Jorge Hidalgo Gracia

 

RESUMEN

  1. Análisis de mutaciones en el cerdo.
  2. Estudio de los efectos de las mutaciones sobre caracteres productivos y sobre la calidad de la carne y de la canal.
  3. Búsqueda de mutaciones que afecten al contenido graso y a la calidad de la carne de cerdo.
  4. Estudio de los mecanismos bioquímicos de las mutaciones.

 

PUBLICACIONES RELEVANTES

1.- Joint analysis of additive, dominant and first order epsitatic effects of four genes (IGF2, MC4R, PRKAG3, LEPR) with known effects on fat content and fat distribution in pigs. Lopez Buesa P, Burgos C, Galve A, Varona L. Animal Genetics (2014) 45, 133-137.

2.- Allelic frequencies of NR6A11 and VRTN, two genes that affect vertebrae number in diverse pig breeds. Burgos C, Latorre P, Altarriba J, Carrodeguas JA, Varona L, Lopez Buesa P. Meat Science (2015) 100, 150-155.

3.- A2456 substitution in PCK1 gene changes the enzyme kinetic and functional properties modifying fat distribution in pigs. Latorre P, Burgos C, Hidalgo J, Varona L, Carrodeguas JA, Lopez Buesa P. Scientific Reports (2016) 6, 19617.

4.- Inhibition of pig phosphoenolpyruvate carboxykinase isoenzymes by 3-mercaptopicolinic acid and novel inhibitors. Hidalgo J, Latorre P, Carrodeguas JA, Velazquez Campoy A, Sancho J, Lopez Buesa P. Plos ONE (2016) 11(7) e0159002.

 

PRINCIPALES PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

1.- Modulación de las características del músculo esquelético por la Pepck. AGL 2015, 66177-R

 

Colaboradores

  • Luis Varona Aguado, Universidad de Zaragoza.
  • Jesús Ventanas and Carmen García, Universidad de Extremadura.
Genómica funcional
del sistema OXPHOS (GENOXPHOS)

Responsable de la Línea de Investigación:

Patricio Fernández Silva

Investigadores:

Patricio Fernández Silva
Patricia Meade Huerta
Raquel Moreno Loshuertos

 

RESUMEN

Nuestro grupo está dedicado al estudio de la biogénesis, organización estructural y patología del sistema de fosforilación oxidativa (sistema OXPHOS) mediante técnicas de biología molecular y Genética funcional. Los objetivos principales de nuestra investigación son:

  • Genética funcional del DNA mitocondrial (mtDNA) de ratón. Con el objetivo de disponer de un mayor número de modelos celulares con alteraciones funcionales del sistema OXPHOS por mutaciones en genes codificados en el mtDNA, hemos desarrollado una tecnología de mutagénesis que nos ha permitido obtener una colección de líneas celulares de ratón portadoras de mutaciones en su mtDNA. Hemos conseguido generar mutantes en todos los complejos respiratorios que tienen subunidades codificadas en el mtDNA (complejos I, III, IV y V) así como un mutante en síntesis de proteínas mitocondriales. Estos modelos, permiten investigar el papel de los genes afectados mediante análisis funcionales y estructurales finos de dichos mutantes.
  • Modelos animales de patologías asociadas al mtDNA y posibles terapias. Estamos desarrollando ratones portadores de mutaciones en el mtDNA mediante la transferencia de mitocondrias portadoras de mutaciones seleccionadas de entre las generadas en nuestro laboratorio, a embriones. Por otra parte, hemos generado ratones knock-in que expresan la proteína exógena AOX (alternative oxidase, del hongo Emericella nidulans) y los estamos cruzando con ratones knock-out para genes nucleares de complejo IV en músculo, que presentan una miopatía severa. De esta manera, pretendemos evaluar el potencial de la proteína AOX como posible aproximación terapéutica para fallos en los complejos respiratorios III y IV.
  • Efecto de variantes poblacionales del mtDNA. Para poder evaluar la influencia de genotipos del mtDNA (haplogrupos mitocondriales) sobre fenotipos complejos como el envejecimiento, hemos generado modelos de ratones “complásticos”, que son portadores de distintas variantes de mtDNA en un mismo entorno nuclear. Mediante diversas aproximaciones metodológicas como la transcriptómica o la metabolómica, entre otras, hemos demostrado cómo distintas combinaciones de los genomas nuclear y mitocondrial son responsables de diferencias en la metabolismo o la calidad del envejecimiento de los individuos.
  • Organización estructural del sistema OXPHOS. Hemos propuesto un nuevo modelo de organización de la cadena de transporte electrónico mitocondrial (modelo de plasticidad) e identificado el primer factor de ensamblaje de supercomplejos (SCAF1). En la actualidad, continuamos analizando los factores tanto genéticos como ambientales implicados en la formación de estas superestructuras y en la regulación de sus niveles así como sus implicaciones funcionales sobre el metabolismo energético.

 

PUBLICACIONES RELEVANTES

1.- Mitochondrial and nuclear DNA matching shapes metabolism and healthy ageing. Latorre-Pellicer A, Moreno-Loshuertos R, Lechuga-Vieco AV, Sánchez-Cabo F, Torroja C, Acín-Pérez R, Calvo E, Aix E, González-Guerra A, Logan A, Bernad-Miana ML, Romanos E, Cruz R, Cogliati S, Sobrino B, Carracedo Á, Pérez-Martos A, Fernández-Silva P, Ruíz-Cabello J, Murphy MP, Flores I, Vázquez J, Enríquez JA. Nature 2016 Jul 28; 535(7613):561-5.

2.- The CoQH2/CoQ ratio serves as a sensor of respiratory chain efficiency. Guarás, E. Perales-Clemente, E. Calvo, R. Acín-Pérez, E. Nuñez, C. Pujol, I. Martínez-Carrascoso, M. Loureiro-Lopez, F. García-Marqués, M. A. Rodríguez-Hernández, A. Cortés, F. Diaz, A. Pérez-Martos, C. T. Moraes, P. Fernández-Silva, A. Trifunovic, P. Navas, J. Vázquez and J.A. Enríquez. Cell Reports 2016 Apr 5;15 (1), 197-209.

3.- ROS-triggered phosphorylation of complex II by Fgr kinase regulates cellular adaptation to fuel use.  Acín-Pérez R, Carrascoso I, Baixauli F, Roche-Molina M, Latorre-Pellicer A, Fernández-Silva P, Mittelbrunn M, Sanchez-Madrid F, Pérez-Martos A, Lowell CA, Manfredi G, Enríquez JA. Cell Metab. 2014 Jun 3;19(6):1020-33.

4.- Mitochondrial cristae shape determines respiratory chain supercomplexes assembly and respiratory efficiency. Cogliati S, Frezza C, Soriano ME, Varanita T, Quintana-Cabrera R, Corrado M, Cipolat S, Costa V, Casarin A, Gomes LC, Perales-Clemente E, Salviati L, Fernandez-Silva P, Enriquez JA, Scorrano L. Cell, 2013 Sep 26;155(1):160-71.

5.- Supercomplex assembly determines electron flux in the mitochondrial electron transport chain. Lapuente-Brun E, Moreno-Loshuertos R, Acín-Pérez R, Latorre-Pellicer A, Colás C, Balsa E, Perales-Clemente E, Quirós PM, Calvo E, Rodríguez-Hernández MA, Navas P, Cruz R, Carracedo Á, López-Otín C, Pérez-Martos A, Fernández-Silva P, Fernández-Vizarra E, Enríquez JA. Science, 2013 Jun 28;340(6140):1567-70.

6.- Evolution meets disease: penetrance and functional epistasis of mitochondrial tRNA mutations. Moreno-Loshuertos R, Ferrín G, Acín-Pérez R, Gallardo ME, Viscomi C, Pérez-Martos A, Zeviani M, Fernández-Silva P, Enríquez JA. PLoS Genet. 2011 Apr;7(4):e1001379.

7.- A genome-wide shRNA screen for new OxPhos related genes. Bayona-Bafaluy MP, Sánchez-Cabo F, Fernández-Silva P, Pérez-Martos A, Enríquez JA. Mitochondrion. 2011 May; 11(3):467-75.

8.- Tissue-specific differences in mitochondrial activity and biogenesis. Fernández-Vizarra E, Enríquez JA, Pérez-Martos A, Montoya J, Fernández-Silva P. Mitochondrion. 2011 Jan; 11(1):207-13.

9.- Allotopic expression of mitochondrial-encoded genes in mammals: achieved goal, undemonstrated mechanism or impossible task? Perales-Clemente E, Fernández-Silva P, Acín-Pérez R, Pérez-Martos A, Enríquez JA.  Nucleic Acids Res. 2011 Jan; 39(1):225-34.

10.- Five entry points of the mitochondrially encoded subunits in mammalian complex I assembly. Perales-Clemente E, Fernández-Vizarra E, Acín-Pérez R, Movilla N, Bayona-Bafaluy MP, Moreno-Loshuertos R, Pérez-Martos A, Fernández-Silva P, Enríquez JA. Mol Cell Biol. 2010 Jun; 30(12):3038-47.

11.- Respiratory active mitochondrial supercomplexes. Acín-Pérez R, Fernández-Silva P, Peleato ML, Pérez-Martos A, Enriquez JA. Mol Cell. 2008 Nov 21; 32(4):529-39.

12.- Functional genetic analysis of the mammalian mitochondrial DNA encoded peptides: a mutagenesis approach. Bayona-Bafaluy MP, Movilla N, Pérez-Martos A, Fernández-Silva P, Enriquez JA. Methods Mol Biol. 2008; 457:379-90.

13.- Restoration of electron transport without proton pumping in mammalian mitochondria. Perales-Clemente E, Bayona-Bafaluy MP, Pérez-Martos A, Barrientos A, Fernández-Silva P,Enriquez JA. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Dec 2; 105(48):18735-9.

14.- Differences in reactive oxygen species production explain the phenotypes associated with common mouse mitochondrial DNA variants. Moreno-Loshuertos R, Acín-Pérez R, Fernández-Silva P, Movilla N, Pérez-Martos A, Rodriguez de Cordoba S, Gallardo ME, Enríquez JA. Nat Genet. 2006 Nov; 38(11):1261-8.

15.- Respiratory complex III is required to maintain complex I in mammalian mitochondria. Acín-Pérez R, Bayona-Bafaluy MP, Fernández-Silva P, Moreno-Loshuertos R, Pérez-Martos A, Bruno C, Moraes CT, Enríquez JA. Mol Cell. 2004 Mar 26; 13(6):805-15.

 

PRINCIPALES PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

1.- Generación de modelos y ensayo de terapia génica para enfermedades oxphos. FIS (PI12/0129). Investigador principal: Patricio Fernández Silva.

2.- Estudio de factores genéticos y ambientales implicados en el ensamblaje y la estabilidad de los complejos y supercomplejos respiratorios. Universidad de Zaragoza/Ibercaja(JIUZ-2015-BIO-06). Investigador principal: Raquel Moreno Loshuertos.

3.- Estudio del efecto de la modulación del estado Redox y los ROS sobre la formación y estabilidad de los supercomplejos respiratorios. Universidad de Zaragoza (UZ2016-BIO-04). Investigador principal: Raquel Moreno Loshuertos.

4.- B55 genómica funcional del sistema de fosforilación oxidativa (GENOXPHOS). Diputación General de Aragón 2013. Investigador principal: Patricio Fernández Silva.

5.- Grupo Consolidado Biología Estructural (B18). Diputación General de Aragón (B18). Investigador principal: María Luisa Peleato.

6.- Ensayo de la xenoexpresión como terapia génica para las enfermedades mitocondriales. Fundación Ramón Areces (212328). Investigador principal: Patricio Fernández Silva.

7.- Terapia génica de las enfermedades mitocondriales mediante xenoexpresión. FIS (PI09/00946). Investigador principal: Patricio Fernández Silva.

8.- CONSOLIDER. Papel funcional del estrés oxidativo y nitrosativo en grandes sistemas biológicos. Ministerio de Ciencia y Tecnología (CSD2007-00020). Investigador principal: José Antonio Enríquez.

9.- Efecto de los fallos en el sistema OXPHOS sobre la expresión génica y la diferenciación de células ES. Instituto Aragonés de Ciencias de la Salud (PIPAMER09/05). Investigador principal: Patricio Fernández Silva.

10.- EUMITOCOMBAT: rational treatment strategies combating mitocondrial oxidative phosphorilation (OXPHOS) disorders. Unión Europea (LSHM-CT-2004-503116). Investigador principal: José Antonio Enríquez.

 

Colaboradores

  • Dr. José Antonio Enriquez. Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC). Madrid-Spain
  • Massimo Zeviani. MBU-MRC. Cambridge-UK
  • Eva Monleón. Dtpo. de Anatomía e Histología Humanas- UZ
Estudios de Microcistinas
y su Tecnología

Responsable de la Línea de Investigación:

María Luisa Peleato Sánchez

Investigadores:

María Teresa Bes Fustero
Andrés González Rodríguez
Laura Calvo Beguería
Laura Ceballos Laita
Noemi Bervis Semilianelue

 

RESUMEN

Somos un grupo interesado en dos metas principales: los factores que afectan a la expression de genes implicados en la síntesis de microcistinas, y el papel de las microcistinas en las cianobacterias.

Los florecimientos tóxicos de cianobacterias están cada vez más extendidos en las aguas de superficie terrestres, y suponen un problema serio para la salud en muchas zonas debido a la producción de varias toxinas, como los niveles altos de microcistinas. La eutrofización del agua dulce ha llevado a la aparición frecuente de florecimientos. Sin embargo, hay un extenso debate acerca del efecto del medio ambiente en la producción de microcistinas, puesto que la toxicidad de los florecimientos puede variar de unos años a otros bajo aparentemente las mismas condiciones ambientales.

Las cianobacterias producen una amplia variedad de metabolitos secundarios conocidos como cianotoxinas que tienen efectos tóxicos en los eucariotas. Entre estas cianotoxinas hay un grupo de potentes hepatotoxinas llamadas microcistinas. Varios géneros de cianobacterias, como Microcystis, Anabaena, Planktothrix y Nostoc pueden producir el péptido heptacíclico microcistina. Las microcistinas son potentes inhibidores del las proteína fosfatasas 1 y 2A en eucariotas. Los estudios sobre la regulación y la función de las cianotoxinas están interconectados y se han enfocado en ecosistemas locales y en el efecto de los parámetros medioambientales en la producción de toxinas. En la naturaleza, los florecimientos de cianobacterias pueden ser tóxicos o no tóxicos, de forma impredecible, de un año al siguiente, e incluso bajo condiciones de laboratorio los resultados son muy variables. Los efectos de los factores medioambientales como la intensidad de la luz, temperatura, nitrógeno, fósforo y trazas de metales en la producción de microcistinas se han estudiado en el campo y en el laboratorio, con resultados conflictivos. Existen dos cuestiones abiertas principales respecto a las microcistinas:

1.- La regulación de la expression de los genes implicados en la síntesis de microcistinas, y los factores medioambientales que afectan a la toxicidad de las poblaciones de cianobacterias.

2.- El papel fisiológico de las microcistinas.

 

toxiccyanobacterialblooms

 

FACTORES QUE AFECTAN A LA SÍNTESIS DE MICROCISTINAS

  • Los resultados sugieren que la disponibilidad de hierro es un factor esencial

Aunque en la actualidad los factores que provocan la síntesis de cianotoxinas no se conocen, la disponibilidad de hierro parece ser un factor determinante para la expression del grupo de genes implicado en la síntesis de microcistinas (operon mcy).

  • El nitrato promueve el crecimiento, pero no la síntesis de microcistinas

Nuestro trabajo indica que el crecimiento de M. aeruginosa en condiciones de laboratorio con abundancia de nitrato en el medio sufre un florecimiento similar al observado en las condiciones de campo, pero la cuantificación de la expresión de microcistina-LR y mcyD por célula indicó que no cambiaban durante el florecimiento.

  • Luz y oscuridad

Las síntesis de microcistinas require luz. En oscuridad se ha detectado una disminución marcada de la expresión de mcyD, similar a la obtenida mediante el bloqueo de la cadena de tranferencia de electrones fotosintética usando DCMU. También se indujo la expresión de mcyD como consecuencia del cambio de iluminación a condiciones de alta intensidad lumínica.

  • Estrés oxidativo

El metil viológeno y el peróxido de hidrógeno reducen la expresión de mcyD y la síntesis de microcistinas.

 

PAPEL DE LAS MICROCISTINAS EN LAS CIANOBACTERIAS

  • Las microcistinas unen proteínas

In vitro, y probablamente como consecuencia de la rotura cellular, las microcistinas se unen inespecíficamente a proteínas.

  • Microcistina-LR puede unir algunos metales

Experimentos de EPR indicaron que las microcistinas forman complejos con Cu y Fe 3+.

 

TECNOLOGIA DE MICROCISTINAS

En colaboración con la empresa Zeu-Inmunotec hemos desarrollado un kit de bioensayo simple y rápido para cuantificar microcistinas. El ensayo permite detectar microcistinas y nodularinas en agua. Está basado en el mecanismo de acción de las microcistinas en la proteína fosfatasa PP2A. El test mide la actividad de PP2A en muestras de agua potencialmente contaminadas con estas toxinas. Se trata por tanto de un ensayo in vitro que cuantifica la toxicidad de todas las MCs presentes en la muestra e indica si la concentración de toxinas está por encima de los niveles máximos permitidos (1 µg/L, WHO 1998).

 

PUBLICACIONES RELEVANTES

1.- FurA modulates gene expression of alr3808 a DpsA homologue in Nostoc PCC7120. Hernández, J.A., Pellicer, S., Huang L., Peleato, M.L. and Fillat M.F.  FEBS Letters, Volume 581,1351-1356 (2007).

2.- Cross-talk between iron and nitrogen regulatory networks in Anabaena (Nostoc) sp. PCC 7120: Identification of overlapping genes in FurA and NtcA regulons. López-Gomollón, S; Hernández, JA; Pellicer, S; Espinosa Angarica, V; Peleato, ML; Fillat, MF. J. Mol. Biol., Volume 374:267-81 (2007).

3.- Iron availability affects mcyD expression and microcystin-LR synthesis in Microcystis aeruginosa PCC7806. Sevilla, E., Martin-Luna, B., Vela, L., Bes, M.T., Fillat, M.F. y Peleato, M.L. Environmental Microbiology, 10, 2476-2483 (2008).

4.- Exploring the interaction of microcystin-LR with proteins and DNA. Vela, L., Sevilla, E., González, C., Bes, M.T., Fillat, M.F. y Peleato, M.L. Toxicology in Vitro, 22: 1714-1718 (2008).

5.- Respiratory Active Mitocondrial Supercomplexes. Acin-Perez, R., Fernández-Silva, P., Peleato, M.L., Perez-Martos, A., Enriquez, J.A. Molecular Cell, 32: 529-539 (2008).

6.- New insights into the role of Fur proteins: FurB (All2473) from Anabaena sp. PCC 7120 protects DNA and increases cell survival under oxidative stress. López-Gomollón, S; Sevilla, E., Bes, M.T.; Peleato, ML; Fillat, MF. Biochem. J., Vol. 418:201-7 (2009).

7.- High-recovery one-step purification of the DNA-binding protein Fur by mild guanidinium chloride treatment. Pellicer, S., Bes, M.T.; González, A., Neira, J.L., Peleato, ML; Fillat, MF. Process Biochemistry, 45: 292-296 (2010).

8.- Optimization of intracellular microcystin-LR extraction for its analysis by protein phosphatase inhibition assay. E. Sevilla, H. Smienk, P. Razquin, L. Mata and M. L. Peleato. Water Science and Technology, 60: 1903-1909. 2009.

9.- Mutants of Anabaena sp. PCC 7120 lacking of alr1690 and a-furA antisense RNA show a pleiotropic phenotype and altered photosynthetic machinery. Hernández J.A., Alonso I., Pellicer, S., Peleato, M.L., Cases, R., Strasser, R.J., Barja,F. and Fillat M.F. Journal of Plant Physiology, 167: 430-437 (2010).

10.- Microcystin-LR synthesis as response to nitrogen: transcriptional analysis of the mcyD gene in Microcystis aeruginosa PCC7806. Sevilla, E, Martin-Luna, B., Vela, L., Bes, M.T., Fillat, M.F. and Peleato M.L. Ecotoxicology 19:1167-1173 (2010).

11.- Oligomerization properties of cyanobacterial FurA: Direct visualization by in situ atomic force microscopy under different redox conditions. Lostao A., Peleato M.L., Gómez-Moreno, C. and Fillat, M.F. Biochim Biophys Acta, Proteins and Proteomics. Vol. 1804(9): 1723-9 (2010).

12.- Overexpression of FurA induces morphological and physiological changes in Anabaena sp. PCC 7120. González, A., Bes, M.T., Barja, F., Peleato, M.L. and Fillat M.F. Plant and cell Physiology, Vol 51 (11):1900-1914 (2010).

13.- Unravelling the regulatory function of FurA in Anabaena sp. PCC 7120 through 2-D DIGE proteomic analysis. González, A., Bes, M.T., Peleato, M.L. and Fillat M.F. Journal of Proteomics 74:660-71 (2011).

14.- Expression of fur and its antisense a-fur from Microcystis aeruginosa PCC7806 as response to light and oxidative stress. Martin-Luna B, Sevilla E, Gonzalez A, Bes MT, Fillat MF and Peleato ML. J. Plant Physiol (2011).

15.- Identification of three new antisense RNAs in the fur locus from unicellular cyanobacteria. Sevilla E, Martín-Luna B, González A, Peleato ML and Fillat MF. Microbiology (2011).

 

PRINCIPALES PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

1.- Identification of potentially toxic cyanobacteria and pathogens in free-living amoebae in the waters of Aragón. Government of Aragón-DGA, 01/10/2009 TO: 30/10/2011, IP: Mary F. Fillat Castejón.

2.- Signal transduction mediated by Fura redox (ferric uptake regulator) in cyanobacteria. Effects on photosynthesis and nitrogen fixation. Ministry of Science and Innovation, 01/01/2010 TO 31/12/2012, IP: Mary F. Fillat Castejón.

Contratos de I + D + I con empresas:

3.- Food Quality and Safety: Development of new diagnostic test. ITA (Regional Government of Aragon), Zeu Inmunotec-Aragon Regional, University of Zaragoza Otri, February 2003-August 2004. Project Director: Maria Luisa Sánchez Peleato.

4.- Effect of peroxides on the cyanotoxin microcystin. TTO-University of Zaragoza and OX-CTA SA (Huesca) water treatment company, February 2004- May2004. Project Director: Maria Luisa Sánchez Peleato.

5.- Development of test for the detection of biotoxins. TTO-University of Zaragoza and Zeu-Inmunotec, July 2004 – July 2006. Project Director: Maria Luisa Sánchez Peleato.

6.- Development of a rapid test for detection of the toxin microcystin in waters. TTO-University of Zaragoza and Zeu-Inmunote, February 2006-July 2006. Project Director: Maria Luisa Sánchez Peleato.

7.- Development of a new biodegradable composite biocide for control and elimination of pathogens in the water. CDTI-OX S.L. water treatment company, 1 November 2005 to December 31, 2007, Project Director: Maria Luisa Sánchez Peleato.

8.- Validation of a test for the detection of microcystin in waters of mouth. Zeu OTRI Inmunotec, November 6, 2006 to May 5, 2007. Project Director: Maria Luisa Sánchez Peleato.

9.- Developing Technology for determination of the cyanotoxins microcystin in tissues and biological matrices. Araid Foundation, check technology, January-September 2011,Business Partner: Zeu-Inmunotec.

10.- Validation test for detection of microcystin in water in the mouth. January to December 2011, Business Partner: Zeu-Inmunotec.

 

Colaboradores

  • Lígia M. Saraiva, ITQB Molecular Genetics of Metalloproteins Group, Instituto de Tecnología Química e Biológica, Portugal.
  • Santos Susin, Apoptose et Système Immunitaire, Institut Pasteur, Francia.
  • José Luis Neira. Centro de Biología Molecular y Celular, Elche, Alicante, España.
  • Antonia Herrero, Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis (CSIC), Sevilla, España.
  • Enrique Flores, Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis CSIC.
  • Carlos González, Instituto de Química-Física Rocasolano, CSIC.

 

Contacto

Dr. María Luisa Peleato Sánchez
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular
Facultad de Ciencias, Universidad of Zaragoza, España

Apoptosis y metabolismo

Responsable de la Línea de Investigación:

José Alberto Carrodeguas Villar

Investigadores:

Nerea Novo
Guayente Latorre
Alba Beltrán

 

RESUMEN

Nuestras principales líneas de investigación se centran, por un lado, en la caracterización de proteínas relativamente nuevas, como Mtch1, implicadas en apoptosis y, por otro lado, en la caracterización de nuevas funciones en la bien conocida familia de proteínas Bcl-2, con un enfoque en apoptosis pero también en metabolismo. También participamos en un proyecto que pretende determinar los efectos de polimorfismos genéticos en enzimas implicadas en metabolismo energético, como PEPCK.

1.- Caracterización funcional de PSAP/Mtch1 (Presenilin 1-associated protein/mitochondrial carrier homolog 1). PSAP interacciona con la presenilina 1, la cual forma parte del complejo gamma secretasa, implicado en la enfermedad de Alzheimer. PSAP también se conoce como mitochondrial carrier homolog 1 (Mtch1), porque contiene un dominio proteico conservado en transportadores de la membrana interna mitocondrial, aunque se localiza en la membrane externa. Mtch1 induce muerte celular cuando se sobreexpresa en células en cultivo.

En esta línea, hemos publicado que Mtch1 tiene dos isoformas proapoptóticas generadas por splicing alternativo, que se dirigen a la membrana externa mitocondrial mediante varias señales de localización internas. Ambas isoformas contienen dos dominios proapoptóticos. Cada uno de esos dominios puede inducir apoptosis cuando se envían a la membrana externa mitocondrial fusionándolo con el dominio transmembrana carboxilo terminal de Bcl-XL (implicado en la localización e inserción de esta proteína en la membrana externa). Mtch1 puede inducir apoptosis en ausencia de Bax y Bak, miembros proapoptóticos de la familia de Bcl-2. No parece que tenga una función transportadora, pero podría funcionar como un receptor de ligandos todavía desconocidos en la superficie de la mitocondria.

Estamos caracterizando autointeracciones en Mtch1 mediante una combinación de cross-linking y electroforesis azul-nativa. También estamos diseccionando la función de varias regiones de Mtch1. Además estamos analizando el efecto del knockout de Mtch1 en Drosophila.

2.- Proteínas Bcl-2. Las proteínas de la familia de Bcl-2 son esenciales en el inicio de la muerte celular, integrando varias señales celulares. Sus funciones principales conocidas dependen de interacciones proteína-proteína para la inducción o la inhibición de los pasos iniciales de la muerte cellular. Sin embargo cada vez hay más evidencias de que pueden tener funciones alternativas relacionadas con la regulación del metabolism. Trabajamos en nuevas funciones de una proteína de esta familia, Bcl-XL.

En esta línea, hemos publicado la implicación del dominio transmembrana de Bcl-XL en la dimerización de esta proteína. También estamos estudiando su implicación en el metabolismo.

3.- PEPCK. Junto con el Dr. Pascual López Buesa, hemos estudiado varios polimorfismos genéticos que afectan a la calidad de la carne de cerdo. Actualmente nos estamos enfocando en la fosfoenolpiruvato carboxikinasa tanto citosólica como mitocondrial, no solamente respecto a sus implicaciones fenotípicas, sino también desde el punto de vista de la regulación metabólica y de sus relaciones con patologías metabólicas.

En esta línea hemos publicado un polimorfismo que altera las propiedades cinéticas de la enzima produciendo cambios fenotípicos en el cerdo, incrementando la infiltración grasa en el músculo esquelético. También hemos caracterizado cinéticamente la isoforma mitocondrial recombinante de la enzima.

Estamos comenzando a discernir diferentes funciones en todas estas proteínas que pueden relacionarlas con el control de la proliferación, muerte y metabolismo celulares.

 

PUBLICACIONES RELEVANTES

1.- c.A2456C-substitution in Pck1 changes the enzyme kinetic and functional properties modifying fat distribution in pigs. Latorre P, Burgos C, Hidalgo J, Varona L, Carrodeguas JA, López-Buesa P. Sci Rep. 2016 Jan 21;6:19617. doi: 10.1038/srep19617.

2.- Early growth response 1 (EGR-1) is a transcriptional regulator of mitochondrial carrier homolog 1 (MTCH 1)/presenilin 1-associated protein (PSAP). Nelo-Bazán MA, Latorre P, Bolado-Carrancio A, Pérez-Campo FM, Echenique-Robba P, Rodríguez-Rey JC, Carrodeguas JA. Gene. 2016 Mar 1;578(1):52-62. doi: 10.1016/j.gene.2015.12.014. Epub 2015 Dec 9.

3.- Reducing the standard deviation in multiple-assay experiments where the variation matters but the absolute value does not. Echenique-Robba P, Nelo-Bazán MA, Carrodeguas JA. PLoS One. 2013 Oct 30;8(10):e78205. doi: 0.1371/journal.pone.0078205. eCollection 2013.

4.- Protein oligomerization mediated by the transmembrane carboxyl terminal domain of Bcl-XL. Ospina A, Lagunas-Martínez A, Pardo J, Carrodeguas JA. FEBS Lett. 2011 Oct 3;585(19):2935-42. doi: 10.1016/j.febslet.2011.08.012. Epub 2011 Aug 16.

5.- Identification of specific pluripotent stem cell death–inducing small molecules by chemical screening. Conesa C, Doss MX, Antzelevitch C, Sachinidis A, Sancho J, Carrodeguas JA. Stem Cell Rev. 2012 Mar;8(1):116-27. doi: 10.1007/s12015-011-9248-4.

6.- Exposure of any of two proapoptotic domains of presenilin 1-associated protein/mitochondrial carrier homolog 1 on the surface of mitochondria is sufficient for induction of apoptosis in a Bax/Bak-independent manner. Lamarca V, Marzo I, Sanz-Clemente A, Carrodeguas JA. Eur J Cell Biol. 2008 May;87(5):325-34. doi: 10.1016/j.ejcb.2008.02.004. Epub 2008 Mar

7.- Two isoforms of PSAP/MTCH1 share two proapoptotic domains and multiple internal signals for import into the mitochondrial outer membrane. Lamarca V, Sanz-Clemente A, Pérez-Pé R, Martínez-Lorenzo MJ, Halaihel N, Muniesa P, Carrodeguas JA. Am J Physiol Cell Physiol. 2007 Oct;293(4):C1347-61. Epub 2007 Aug 1.

8.- DNA binding properties of human pol gammaB. Carrodeguas JA, Pinz KG, Bogenhagen DF. J Biol Chem. 2002 Dec 20;277(51):50008-14. Epub 2002 Oct 11.

9.- Crystal structure and deletion analysis show that the accessory subunit of mammalian DNA polymerase gamma, Pol gamma B, functions as a homodimer. Carrodeguas JA, Theis K, Bogenhagen DF, Kisker C. Mol Cell. 2001 Jan;7(1):43-54.

10.- Protein sequences conserved in prokaryotic aminoacyl-tRNA synthetases are important for the activity of the processivity factor of human mitochondrial DNA polymerase. Carrodeguas JA, Bogenhagen DF. Nucleic Acids Res. 2000 Mar 1;28(5):1237-44.

 

PRINCIPALES PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

1.- Modulación de las características del músculo esquelético por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa. Facultad de Veterinaria – Universidad de Zaragoza. Pascual López Buesa y José Alberto Carrodeguas Villar. CICYT. 2016-1018.

2.- Modulación de las características del músculo esquelético por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa. Instituto Universitario De Investigación De Biocomputación y Física De Sistemas Complejos – Universidad de Zaragoza. José Alberto Carrodeguas Villar. VIC. INV. – APOYO INV. 2016.

3.- PEPCK y sus efectos sobre el metabolismo, los caracteres productivos y la calidad de la carne y la canal del ganado porcino. Facultad De Veterinaria – Universidad de Zaragoza. Pascual Luis López Buesa. VIC. INV. – APOYO INV. 2015.

4.- Identificación de moléculas bioactivas en células troncales mediante cribado funcional de quimiotecas: herramientas para terapias seguras. Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos. José Alberto Carrodeguas Villar. Universidad de Zaragoza/Ibercaja. 2012-2013.

5.- Proteínas Mtch: regulación transcripcional en humanos y efectos fenotípicos del mutante en Drosophila. Instituto Universitario De Investigación De Biocomputación y Física De Sistemas Complejos. José Alberto Carrodeguas Villar. Universidad de Zaragoza. 2011.

6.- Genética química para la identificación de compuestos bioactivos que promueven diferenciación específica, proliferación o apoptosis en células madre. Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular. Facultad de Ciencias. Universidad de Zaragoza. José Alberto Carrodeguas Villar. Instituto Aragonés de Ciencias de la Salud. 2011.

7.- Regulación de la actividad de proteínas proapoptóticas mitocondriales. Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular. Facultad de Ciencias. Universidad de Zaragoza. José Alberto Carrodeguas Villar. Ministerio de Ciencia e Innovación. 2010.

8.- Identificación de compuestos químicos que inducen diferenciación celular específica o muerte celular apoptótica en células madre embrionarias de ratón (continuación). Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular. Facultad de Ciencias. José Alberto Carrodeguas Villar. Instituto Aragonés de Ciencias de la Salud. 2009-2010.

9.- Identificación de compuestos químicos que inducen diferenciación celular específica o muerte celular apoptótica en células madre embrionarias de ratón (continuación). Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular. Facultad de Ciencias. José Alberto Carrodeguas Villar. Instituto Aragonés de Ciencias de la Salud. 2008-2010.

10.- Mecanismos moleculares de proteínas de la membrana externa mitocondrial similares a transportadores implicadas en apoptosis. Papel en enfermedades degenerativas y en cáncer. Facultad de Veterinaria. Universidad de Zaragoza. José Alberto Carrodeguas Villar. MEC. 2006-2009.

 

Colaboradores

  • Miguel Fernández Moreno and Juan José Arredondo. Instituto de Investigaciones Biomédicas. CSIC-UAM. Madrid.
  • Javier Sancho, Milagros Medina, Adrián Velázquez Campoy, Patricio Fernández Silva and Raquel Moreno Loshuertos. Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular. Facultad de Ciencias. Universidad de Zaragoza.
  • Ramón Hurtado Guerrero. Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos. Universidad de Zaragoza.
  • José Carlos Rodríguez-Rey. Department of Molecular Biology, University of Cantabria, IDIVAL, Santander, Cantabria, Spain.
  •  Flor Pérez Campo. Department of Internal Medicine, Hospital U. Marqués de Valdecilla-IDIVAL University of Cantabria, 39008 Santander, Cantabria, Spain.

Biología Evolutiva de Plantas

Responsable de la Línea de Investigación:

Pilar Catalán Rodríguez

Investigadores:

Ernesto Pérez
Isabel Marques
Rubén Sancho

RESUMEN

Nuestra investigación se enfoca a los estudios de sistemática molecular, genética poblacional, bio/filogeografía, genómica comparada, diversidad y conservación de plantas. El grupo de plantas que constituye nuestro objeto de interés principal son las gramíneas templadas (PoaceaeFestuca, Brachypodium), distribuidas en la mayoría de los continentes y que alberga a diversas especies de alto interés ecológico y económico, así como a otras plantas de montaña, esteparias y de tipo Mediterráneo. Nuestro énfasis investigador se centra en análisis de genómica funcional, filogenia, especiación, hibridación, poliploidización, mecanismos de colonización insular y continental, biologñia reproductiva, adaptación ecológica, modelización de nicho, genética de la conservación y taxonomía de plantas silvestres. Nuestro laboratorio ha implementado nuevas aproximaciones de análisis de herencia genómica en plantas poliploides y avanzados métodos analíticos filogenómicos y de genómica del paisaje de plantas. En colaboración con nuestros colegas del Joint Genome Institute y del Consorcio Internacional Brachypodium empleamos plantas modelo del género de gramíneas Brachypodium para investigar la evolución y los mecanismos reguladores de caracteres biológicos y adaptativos relevantes, tales como los cambios anualidad/perennialidad y la tolerancia a estreses ambientales.

 

PUBLICACIONES RELEVANTES

1.- Past climate changes facilitated homoploid speciation in three mountain spiny fescues (Festuca, Poaceae). Marques I, Draper D, López-Herranz ML, Segarra-Moragues JG, Catalán P. Sci Rep. 2016. 6:36283. doi: 10.1038/srep36283.

2.- Transcriptome-derived evidence supports recent polyploidization and a major phylogeographic division in Trithuria submersa (Hydatellaceae, Nymphaeales). Marques I, Montgomery S, Barker MS, Macfarlane T, Conran J, Catalán P, Rieseberg L, Rudall PJ, Graham SW. New Phytol. 2016. 210: 310-323. doi: 10.1111/nph.13755.

3.- Late Cretaceous – Early Eocene origin of yams (Dioscorea, Dioscoreaceae) in the Laurasian Palearctic and their subsequent Oligocene – Miocene diversification. Viruel J, Segarra-Moragues JG, Raz L, Forest F, Wilkin P, Sanmartin I, Catalán P. J Biog. 2016. 43: 750-762. doi: 10.1111/jbi.12678.

4.- Evolution of the beta-amylase gene in the temperate grasses: non-purifying selection, recombination, semiparalogy, homeology and phylogenetic signal. Minaya M, Díaz-Pérez AJ, Mason-Gamer R, Pimentel M, Catalán P. Mol Phylogenet Evol. 2015. 91: 68-85. doi: 10.1016/j.ympev.2015.05.014. Epub 2015 May 29.

5.- Ant pollination promotes spatial genetic structure in the long-lived Borderea pyrenaica (Dioscoreaceae). Pérez-Collazos E, Segarra-Moragues JG, Villar L, Catalán P. Biol J Linnean Soc . 2015. 116: 144-155. doi: 10.1111/bij.12562.

6.- Update on genomics and basic biology of Brachypodium. Catalan P, Chalhoub B, Chochois V, Garvin DF, Hasterok R, Manzaneda AJ, Mur LAJ, Pecchioni N, Rasmussen SK, Vogel JP, Voxeur A. Trends Plant Sci 2014. 19:414-418. doi: 10.1016/j.tplants.2014.05.002. Epub 2014 Jun 7.

7.- Latitudinal environmental niches and riverine barriers shaped the phylogeography of the central Chilean endemic Dioscorea humilis (Dioscoreaceae). Viruel J, Catalán P, Segarra-Moragues JG. PLoS ONE 2014. 9(10): e110029. doi:10.1371/journal.pone.0110029.

8.- Mediterranean origin and Miocene-Holocene Old World diversification of meadow fescues and ryegrasses (Festuca subgen. Schedonorus and Lolium). Inda L.A., Sanmartin I, Buerki S, Catalán P. J Biog. 2014. 41: 600-614. doi: 10.1111/jbi.12211.

9.- A DNA barcoding method to discriminate between the model plant Brachypodium distachyon and its close relatives B. stacei and B. hybridum (Poaceae). López-Alvarez D, López-Herranz ML, Betekhtin A, Catalán P. PLoS ONE. 2012 7(12): e51058. doi:10.1371/journal.pone.0051058.

10.- Divergence and biogeography of the recently evolved Macaronesian red Festuca (Gramineae) species inferred from coalescence-based analyses. Diaz-Pérez A, Sequeira M, Santos-Guerra A, Catalán P. Mol Ecol. 2012 21: 1702-1726. doi: 10.1111/j.1365-294X.2012.05495.x. Epub 2012 Feb 21.

 

PRINCIPALES PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

1.- Evolución de caracteres biológicos y procesos de especiación en el género modelo Brachypodium (Poaceae) mediante análisis de genómica comparada y funcional. Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural. Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza. Pilar Catalán Rodríguez, Ernesto Pérez Collazos y Rubén Sancho Cohen. MINECO. 2017-2019.

2.- Perenniality, abiotic stress tolerance, and biomass allocation in Brachypodium, a model grass genus for bioenergy. Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural. Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza. Pilar Catalán Rodríguez. JOINT GENOME INSTITUTE – CSP. 2017-2021.

3.- Evolución de caracteres biológicos (perennialidad, alopoliploidia, adaptación al nicho ambiental) en el género modelo de gramíneas Brachypodium mediante análisis genómicos, citogenéticos y de modelización ecológica. Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural. Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza. Pilar Catalán Rodríguez, Ernesto Pérez Collazos y Rubén Sancho Cohen. VIC. INV. – APOYO INV. 2016.

4.- Origin: The model plant system Trithuria (Hydatellaceae), a new window into the origin of flowering plants and gene function. Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural. Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza. Isabel Marques y Pilar Catalán Rodríguez. MARIE CURIE IOF. 2013-2016.

5.- Genómica comparada, biogeografía y evolución floral y adaptativa de gramíneas modelo. Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural. Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza. Pilar Catalán Rodríguez, Ernesto Pérez Collazos y Rubén Sancho Cohen. CICYT. 2013-2015.

6.- Brachypodium adaptation to drought stress across different geographic and ecological clines. Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural. Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza. Pilar Catalán Rodríguez y Ernesto Pérez Collazos. EPPN. 2013-2014.

7.- Genética y ecología del paisaje de pastos subalpinos pirenaico-cantábricos (Festuca, Gramineae): Conservación de la biodiversidad y restauración vegetal. Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural. Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza. Pilar Catalán Rodríguez y Ernesto Pérez Collazos. MMAMRM-OAPN. 2010-2012.

8.- Evolución multigenómica de las gramíneas templadas (Pooideae, Poaceae). Biogeografía y filogeografía de especies modelo de pooideas. Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural. Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza. Pilar Catalán Rodríguez y Ernesto Pérez Collazos. CICYT. 2010-2012.

9.- Sistemática, evolución y biogeografía de los linajes basales de la subtribu Loliinae y transferencia horizontal de genes en la supertribu Aveneae-Poeae (Gramineae). Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural. Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza. Pilar Catalán Rodríguez y Ernesto Pérez Collazos. CICYT. 2006-2009.

10.- Convergencia evolutiva transcontinental y genética de la conservación de los ñames enanos (Dioscoreaceae) críticamente amenazados (Borderea, Epipetrum). Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural. Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza. Pilar Catalán Rodríguez y Ernesto Pérez Collazos. FBBVA. 2006-2009.

 

COLABORADORES

  • John Vogel and Sean Gordon. Joint Genome Institute. Walnut Creek CA USA.
  • David Des Marais. Arnold Arboretum. University of Harvard. Boston MA USA.
  • Richard Amasino and Daniel Woods. University of Wisconsin-Madison. Madison WI USA.
  • Bruno Contreras-Moreira. Estación Experimental de Aula Dei – CSIC. Zaragoza Spain.
  • Antonio Manzaneda. Universidad de Jaén. Jaén Spain.
  • Teresa Garnatje. Instituto Botánico de Barcelona – CSIC. Barcelona Spain.
  • Boulous Chalhoub. Centre Versailles-Grignon INRA. Versailles France.
  • Robert Hasterok and Alexander Betekhtin. University of Silesia. Katowice Poland.
  • Luis Mur, John Draper and John Doonan. Aberystwyth University. Aberystwyth UK.
  • Antonio Díaz-Pérez. Universidad Central de Venezuela. Maracay Venezuela.
  • Liliana Giussani. Instituto Botánico Darwinion – CONICET. Buenos Aires Argentina.
  • Marina Olonova. Tomsk State University. Tomsk Russia.

 

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