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ESCRTs (endosomal sorting complexes required for transport) son unos complejos multiproteicos que juegan un papel fundamental en la fisiología de las células eucariotas, a través de su habilidad para promover la gemación de vesículas fuera del citosol, como típicamente ocurre en los endosomas en maduración que forman ‘multivesicular bodies’. Al contrario que en el caso de los ‘coats’ convencionales, esta actividad de gemación ocurre por estabilización y escisión del cuello de la vesícula.
La ruta de señalización por pH ambiental en hongos regula la expresión génica en respuesta al pH ambiental. Juega un papel fundamental en la capacidad de los hongos para causar infecciones oportunistas. Un receptor con siete segmentos transmembrana percibe el pH alcalino, transmitiendo una señal a una proteína ‘arrestin-like’ que funciona como el interruptor de una serie ordenada de eventos por los que tres de las proteínas de esta ruta de pH, denominada ruta Pal, secuestran componentes de los ESCRT en la membrana plasmática con propósitos de señalización por pH.
El trabajo de los miembros del CIB Antonio Galindo (actualmente en el MRC Laboratory of Molecular Biology) y Miguel Peñalva y de sus colaboradores en Imperial College London Herb Arst and Ana María Calcagno, describe la abrumadora evidencia, basada en estudios bioquímicos en combinación con microscopía de time-lapse, que constata la existencia de un mecanismo según el cual ciertas proteínas Pal forman complejos corticales que se activan reiteradamente en ciertos lugares de la membrana plasmática que representan los sitios donde se produce la transducción de la señal. Aunque se conoce bien que complejos ESCRT asociados con la membrana plasmática median el ‘budding’ de los retrovirus, este es el primer ejemplo bien documentado en el que los ESCRTs facilitan el mecanismo de una ruta de señalización, sin promover al mismo tiempo la gemación de vesículas.
Mechanism of fungal adaptation to environmental pH uncovered
ESCRT (endosomal sorting complexes required for transport) play a fundamental role in the physiology of eukaryotic cells involving their ability to promote budding of vesicles away from the cytosol, typically on maturing endosomal membranes to form multivesicular bodies. This ability, unlike that of conventional ‘coats’, is mediated by bud neck stabilisation and cleavage.
The fungal ambient pH signalling pathway mediates regulation of gene expression by ambient pH. It plays a fundamental role in the ability of fungi to cause opportunistic infections. A seven transmembrane receptor senses alkaline pH, transmitting a signal to an arrestin-like protein that acts as the trigger of an ordered series of events by which three proteins of the so-denoted Pal (pH) pathway highjack ESCRT components at the plasma membrane with pH signalling purposes.
Work by CIB members Antonio Galindo (currently at the MRC Laboratory of Molecular Biology) y Miguel Peñalva and of their long-term collaborators at Imperial College London, Herb Arst and Ana María Calcagno, provides overwhelming evidence, using a combination of biochemical approaches and time-lapse microscopy, that certain Pal proteins form ESCRT-containing cortical complexes that recur at the same sites of the plasma membrane. These cortical complexes represent the locales where pH signalling and transduction takes place. While plasma membrane-associated ESCRT complexes were known to mediate budding of retroviruses, this is the first well-documented example in which ESCRTs facilitate signaling, without promoting membrane budding.
Galindo, A., Calcagno-Pizarelli, A.M., Arst, H.N., Jr., and Peñalva, M.A. (2012). An ordered pathway for the assembly of ESCRT-containing fungal ambient pH signalling complexes at the plasma membrane. J Cell Sci 125, 1784-1795 (Open Access)
Comment in: http://jcs.biologists.org/content/125/7/e705.full
(english version below)
Las proteínas de la familia de tubulina constituyen, tanto en eucariotas como en bacterias, módulos para el ensamblaje de estructuras esenciales para la arquitectura celular, el transporte intracelular y la segregación del ADN ó la división celular.
En este trabajo se presenta la estructura atómica y la caracterización del ensamblaje de la primera proteína homóloga de tubulina de un bacteriófago, que también codifica para la toxina botulínica tipo C. Esta proteína es una nueva TubZ que forma parte de un sistema de segregación tipo III, en el que además aparece un nuevo componente regulatorio, según indican análisis genómicos y experimentos bioquímicos y biofísicos. Este trabajo, publicado en la revista PNAS, supone la primera evidencia de la existencia de elementos del citoesqueleto de tipo tubulina más allá de las células y plásmidos, y un paso más para comprender la maquinaria implicada en la segregación del ADN durante la división celular.
El trabajo se ha realizado en el CIB por Marian Oliva, Javier Martín-Galiano (actualmente en el Instituto de Salud Carlos III) y José Manuel Andreu, con la colaboración de Yoshihiko Sakaguchi (University of Miyazaki, Japón). Ha contado con la ayuda de varios expertos y servicios del CIB, y la utilización de los sincrotrones ESRF y Soleil (Francia). Ha sido financiado por el Plan Nacional de Investigación, la Comunidad de Madrid, y los programas Juan de la Cierva, JAE-Doc y Miguel Servet.
A tubulin homolog involved in a phage DNA segregation system.
Tubulin-like proteins are essential building blocks for eukaryotic and bacterial structures involved in maintaining cellular shape (cytoskeleton), performing transport (cytomotive filaments) and carrying out DNA segregation or cell division.
This work shows the X-ray crystal structure and assembly properties of the first described tubulin homolog from a phage that also encodes for botulism neurotoxin type C. This new TubZ-like protein is part of a type III segregation system, where there is also a new and conserved modulating component, as shown by genomic analysis and biochemical and biophysical experiments. The results have been published in PNAS and represent the first evidence of tubulin-like cytoskeletal elements beyond cells and plasmids, and a step forward on the understanding of the machinery involved in DNA segregation during pathogenic bacteria division.
The research has been done at CIB by Marian Oliva, Javier Martín-Galiano (currently at Instituto de Salud Carlos III) and Jose Manuel Andreu, in collaboration with Yoshihiko Sakaguchi (University of Miyazaki, Japan). The work has required several CIB experts and facilities, and use of the ESRF and Soleil synchrotron facilities (France). It has been supported by grants from Plan Nacional de Investigación and Comunidad de Madrid, and Juan de la Cierva, JAE-Doc contracts and Miguel Servet.
Maria A. Oliva, Antonio J. Martin-Galiano, Yoshihiko Sakaguchi & Jose M. Andreu. Tubulin homolog TubZ in a phage-encoded partition system. PNAS. Doi:10.1073/pnas.1121546109
24 abril 2012 (english version below)
El equipo investigador del CIB liderado por el Dr. Oscar Llorca ha determinado mediante microscopía electrónica la primera estructura tridimensional de un gran complejo de siete proteínas que colaboran para destruir ARN defectuoso que contiene mutaciones terminadoras. Estas mutaciones dan lugar a la síntesis de proteínas truncadas con funciones potencialmente nocivas para la célula, como sucede en varios desordenes genéticos. El trabajo que ha sido publicado en la revista Nature Structural & Molecular Biology, profundiza en las bases moleculares que determinan la detección y eliminación de ARN aberrante.
Además del grupo del CIB, en el trabajo, llevado a cabo con financiación del Plan Nacional de I+D+i y de la Red Temática de Investigación Cooperativa de Cáncer del Instituto de Salud Carlos III, han participado investigadores del Centro de Investigación Cooperativa en Biociencias, en Vizcaya, y del instituto Max-Planck, en Alemania.
The research group of CIB headed by Dr. Oscar Llorca has determined using cryo-electron microscopy the first three-dimensional structure of a large complex of seven proteins that cooperate for destroying defective RNA with mutations producing a premature termination codon that otherwise could be the cause of diseases.
Together with the group of CIB, other researchers from CIC-bioGUNE (Vizcaya, Spain) and the Max-Plank Institute in Martinsried and Göttingen (Germany), have participated in this research that has been funded by the Spanish “Plan Nacional de I+D+i” and the network “Red Temática de Investigación Cooperativa de Cáncer del Instituto de Salud Carlos III”.
Roberto Melero, Gretel Buchwald, Raquel Castaño, Monika Raabe, David Gil, Melisa Lázaro, Henning Urlaub, Elena Conti y Óscar Llorca. The cryo-EM structure of the UPF–EJC complex shows UPF1 poised toward the RNA 3′ end. Nature Structural & Molecular Biology. doi:10.1038/nsmb.2287
El trabajo realizado en el laboratorio de Proteómica Funcional del Centro de Investigaciones Biológicas por el grupo dirigido por el Dr. J. Ignacio Casal se ha centrado en el estudio de la fase final y crítica de la metástasis del cáncer de colon, esto es, el proceso de colonización hepática. El trabajo, que ya aparece en la sección “onlinefirst”, saldrá publicado proximamente en la revista Cancer Research*. Mediante una aproximación proteómica por microarrays de anticuerpos han observado una expresión más abundante de interleucina 13 (IL13) en células altamente metastáticas KM12SM de cáncer de colon. Además, se ha demostrado por primera vez que la señalización de IL13 era mediada por un receptor de la IL13, llamado IL13Rα2, que juega un papel fundamental en este proceso. Hasta la fecha se pensaba que este era un receptor decoy, es decir sin función definida y sin capacidad de señalizar. El trabajo demuestra que la interacción de IL13 con este receptor induce señalización celular, activando PI3K, Akt y Src y aumentando la migración e invasión celular en cáncer de colon. El trabajo incluye tanto experimentos “in vitro”, silenciando el receptor, como “in vivo”, llegando a las mismas conclusiones: la ausencia de IL13Rα2 reduce considerablemente la capacidad metastática. Por otro lado, analizando la expresión de este receptor en pacientes con cáncer de colon metastático, se ha demostrado que la alta expresión de IL13Rα2 correlaciona con un peor pronóstico y una menor supervivencia de los pacientes. El trabajo concluye que IL13Rα2 constituye un nuevo biomarcador pronóstico relevante en este tipo de cáncer y una potencial diana terapéutica.
El trabajo ha contado con la colaboración de investigadores de la Fundación Jiménez Díaz.
The work performed at the laboratory of Functional Proteomics of the Centro de Investigaciones Biologicas by the group led by Dr J. Ignacio Casal focused on the study of the late and critical step of the metastasis in colorectal cancer, this is the process of liver colonization. The article, which appears already in the “Onlinefirst”, will be published proximately in the journal Cancer Research*. Using a proteomic approach based on antibody microarrays, a more abundant expression of interleukin 13 (IL13) in highly metastatic colorectal cancer KM12SM cells was observed. Moreover, for the first time, it was demonstrated that IL13 signaling was mediated by an IL13 receptor, called IL13Rα2, which plays a fundamental role in this process. Until now, IL13Rα2 was considered a decoy receptor; this is without defined function and without signaling capacity. The work demonstrates that the interaction of IL13 with this receptor induces cell signaling and the activation of PI3K, Akt and Src, increasing cell migration and invasion in colon cancer. The study includes “in vitro” experiments, silencing the receptor, as well as “in vivo”, arriving to the same conclusions: the absence of IL13Rα2 reduces considerably the metastatic capacity. In addition, analysis of the expression of this receptor in metastatic colon cancer patients demonstrated that the high expression of IL13Rα2 correlates with poor prognosis and lower survival of the patients. The article concludes that IL13Rα2 constitutes a new relevant prognostic biomarker in this type of cancer as well as a potential therapeutic target.
The work has been carried out in collaboration with pathologists of the Fundación Jimenez Diaz.
* Rodrigo Barderas, Rubén A. Bartolomé, Mª Jesús Fernandez-Aceñero, Sofia Torres and J. Ignacio Casal. High expression of IL-13 receptor α2 in colorectal cancer is associated with invasion, liver metastasis and poor prognosis. Cancer Research. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-11-4090
La despolimerización de la lignina en la naturaleza es producida por los denominados hongos de podredumbre blanca, un grupo de basidiomicetos capaces de degradar la madera. El análisis genómico (transcriptómico y secretómico) de Ceriporiopsis subvermispora, que produce una degradación preferente de la lignina, y su comparación con Phanerochaete chrysosporium, que degrada simultáneamente lignina y celulosa, ha desvelado importantes diferencias en los genes de enzimas ligninolíticas presentes en ambos genomas, cuya secuenciación se llevó a cabo en el Joint Genome Institute (JGI) del Departamento de Energía de los EEUU. Los investigadores del CIB Ángel T. Martínez, Elena Fernández-Fueyo y Javier Ruiz-Dueñas han participado (los dos últimos como primeros autores) en este estudio multinacional que acaba de ser publicado en la edición online de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences(*). El interés del Departamento de Energía de los EEUU por estos estudios está relacionado con el uso de los organismos ligninolíticos y sus enzimas en la producción sostenible de biocombustibles, reactivos químicos y otros productos a partir de la biomasa vegetal. Las investigaciones realizadas en el CIB se encuentran cofinanciadas por la Unión Europea dentro del proyecto PEROXICTAS (www.peroxicats.org) para el desarrollo de biocatalizadores enzimáticos, coordinado por el CSIC. En este enlace puede leerse la nota de prensa referente al estudio que ha sido publicada en la página web del JGI coincidiendo con la celebración de la Reunión Anual de Usuarios, en la que han participado dos de los investigadores del CIB.
Lignin depolymerization in nature is efficiently carried out by white-rot fungi, a group of basidiomycetes producing wood decay. Genomic (transcriptomic and secretomic) analysis of Ceriporiopsis subvermispora, a fungus producing selective lignin degradation, compared to Phanerochaete chrysosporium, that simultaneously breaks down lignin and cellulose, has revealed important differences among the genes encoding ligninolytic enzymes present in both genomes, sequenced at the Joint Genome Institute (JGI) of the U.S. Department of Energy. CIB researchers Ángel T. Martínez, Elena Fernández-Fueyo and Javier Ruiz-Dueñas have participated (the two latter as first authors) in this international study recently published online in the Proceedings of the National Academy of Sciences(*). The interest of the U.S. Department of Energy in this type of studies is related to the use of ligninolytic microorganisms and their enzymes in sustainable production of biofuels, chemicals and other products from plant biomass. The research carried out at the CIB is co-funded by the European Union in the frame of the CSIC coordinated PEROXICATS project (www.peroxicats.org) for the development of enzymatic biocatalysts. A press note referring to this study has been released at the JGI website during the Annual Users Meeting, with participation of two of the CIB researchers.
(*)Fernández-Fueyo E, Ruiz-Dueñas FJ, Ferreira P, ..., Martínez AT, Vicuña R, Cullen D (2012). Comparative genomics of Ceriporiopsis subvermispora and Phanerochaete chrysosporium provide insight into selective ligninolysis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, doi: 10.1073/pnas.1119912109.
Pten es un supresor de tumores, es decir un gen que protege frente al cáncer. Los investigadores del Centro de Investigaciones Biológicas Eduardo Rial y Mar González-Barroso (Departamento de Medicina Celular y Molecular), han participado en un estudio liderado por Manuel Serrano (Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, CNIO) que ha demostrado que la sobreexpresión de Pten también aumenta la esperanza de vida. Sin embargo, el hallazgo más sorprendente ha sido el de la implicación de Pten en el control del gasto energético, actuando como un “gen anti-obesidad”. Estos descubrimientos han sido publicados en el número de marzo de la revista Cell Metabolism*. El inesperado efecto de Pten en el control del peso corporal está mediado por el tejido adiposo pardo, donde Pten activa mecanismos que permiten quemar calorías. El trabajo desarrollado en el Centro de Investigaciones Biológicas reveló que los adipocitos que sobreexpresan Pten disipan energía aumentando la respiración mitocondrial no ligada a la síntesis de ATP. Además, los investigadores han demostrado que la sobreexpresión de Pten causa la inhibición de PI3K y que el efecto de Pten sobre el gasto energético puede reproducirse utilizando un compuesto, desarrollado en el CNIO, como un nuevo inhibidor de PI3K.
Pten is a tumor suppressor, i.e., a gene known to provide protection against cancer. The Centro de Investigaciones Biológicas scientists Eduardo Rial and Mar González-Barroso (Department of Cellular and Molecular Medicine) have contributed to the study leaded by Manuel Serrano (Spanish National Cancer Research Centre, CNIO) that has demonstrated that Pten overexpression also leads to increased life span. However, the most striking finding is the involvement of Pten in the control of energy expenditure, acting as “anti-obesity gene”. These findings have been published in the March issue of the journal Cell Metabolism*. The unexpected effect of Pten on body weight involves the activation of mechanisms in brown adipose tissue that burn calories. Research at the Centro de Investigaciones Biológicas established that brown adipocytes overexpressing Pten show an increased rate of energy dissipation based on the stimulation of mitochondrial respiration not coupled to ATP synthesis. Furthermore, the researchers have demonstrated that Pten overexpression leads to the inhibition of PI3K and that the effect of Pten on energy expenditure can be mimicked by a compound developed at the CNIO as a novel PI3K inhibitor.
*Ortega-Molina A, Efeyan A, Lopez-Guadamillas E, Muñoz-Martin M, Gómez-López G, Cañamero M, Mulero F, Pastor J, Martinez S, Romanos E, González-Barroso MM, Rial E, Valverde AM, Bischoff JR, Serrano M (2012) Pten positively regulates brown adipose function, energy expenditure, and longevity. Cell Metab. 15:382–394.
El pasado 31 de enero de 2012 el Dr. Jesús Jiménez-Barbero, actual jefe del Departamento de Biología Físico-Química del CIB(http://www.cib.csic.es/es/grupo_mas_info.php?idgrupo=71), fue elegido Presidente de la Real Sociedad Española de Química (RSEQ), http://www.rseq.org/, por la Junta de dicha sociedad científica, sustituyendo en el cargo al Dr. Nazario Martín, Catedrático de Química Orgánica de la Universidad Complutense de Madrid.
La RSEQ es la continuadora, en la rama de Ciencias Químicas, de la Real Sociedad Española de Física y Química, fundada en el año 1903. Como una institución científica, no gubernamental y sin ánimo de lucro tiene por objeto promover, desarrollar y divulgar la disciplina de la Química, tanto en su aspecto de ciencia pura como en el de sus aplicaciones, en todo el ámbito del estado español.
Más información:
http://www.chemistryviews.org/details/ezine/1442135/New_RSEQ_President.html.
ENGLISH
Prof. Jesús Jiménez-Barbero, Head of the Chemical and Physical Biology Department of the CIB, has been elected President of the Spanish Royal Society of Chemistry, RSEQ.
The last January 31st, Dr. Jesús Jiménez-Barbero, Head of the Chemical and Physical Biology Department of the CIB (http://www.cib.csic.es/es/grupo_mas_info.php?idgrupo=71), has been elected President of the Spanish Royal Society of Chemistry (RSEQ), http://www.rseq.org/ .
The RSEQ continues, in the branch of Chemistry, the former Spanish Royal Society of Physics and Chemistry, founded in 1903. RSEQ is a not-for-profit scientific society with the aims to promote, develop and spread the knowledge and applications of Basic and Applied Chemistry all over Spain.
More info:
http://www.chemistryviews.org/details/ezine/1442135/New_RSEQ_President.html.
http://www.wiley-vch.de/publish/en/journals/alphabeticIndex/2046/news/16853/?sID=vsk04b9mivelkmpiqsejidvp83La Spin-off del CIB, surgida de los resultados de investigación sobre neuroprotección obtenidos por el Laboratorio 3D (Desarrollo, Diferenciación y Degeneración), ha recibido la placa de honor que promueve la AEC, por los esfuerzos para diseñar fármacos para el tratamiento de distrofias y degeneraciones retinianas y en base a la relevancia de su transferencia de tecnología.
La empresa de base tecnológica mantiene el laboratorio en el CIB-CSIC, mediante un contrato con la Dirección, y con el asesoramiento de los Dres. Enrique J. de la Rosa y Flora de Pablo, que codirigen el Laboratorio 3D del Departamento de Medicina Celular y Molecular. La sede corporativa y la actividad regulatoria de ProRetina Therapeutics (Director General, Stuart Medina) están localizadas en Noaín (Navarra). Su primer desarrollo se basa en la Proinsulina como principio activo para promover la supervivencia de los fotorreceptores en la Retinosis Pigmentaria. Ver más detalles y fotografía de la entrega de la placa en:
http://www.aecientificos.es/escaparate/verpagina.cgi?idpagina=20636985
The CIB Spin-off that emerged from the research results about neuroprotection obtained in the Laboratory 3D (Development, Diferentiation and Degeneration), has received an Honors Diploma from the AEC, for its efforts to design medicaments for the treatment of retinal dystrophies and degenerations, and due to their relevant technology transfer activities.
The emergent biotech company maintains the laboratory in the CIB-CSIC, through a contract with the Direction and with the scientific support of Drs. Enrique J. de la Rosa and Flora de Pablo, co-directors of the Lab 3D, from the Department of Cellular and Molecular Medicine. The corporate headquarters and the regulatory activities of ProRetina Therapeutics (Director General, Stuart Medina)are located in Noaín (Navarra). The first development is based on Proinsulin as active principle to promote survival of photoreceptors in Retinitis Pigmentosa. See more details and the award ceremony photo in:
http://www.aecientificos.es/escaparate/verpagina.cgi?idpagina=20636985
El genoma de la araña roja: un organismo modelo para estudios de interacción planta-fitófago.
La araña roja, Tetranychus urticae, es un ácaro cosmopolita y extremadamente polífago que afecta a más de 1100 especies de plantas, entre las que se encuentran hortícolas, frutales y ornamentales. La anotación de su genoma se ha publicado en Nature (24 Noviembre 2011). El trabajo ha sido realizado por un consorcio internacional, liderado por M. Grbic, en el que participa el grupo "Interacción Planta-Insecto" del CIB en colaboración con el grupo "Genes de defensa contra insectos" del CBPG. T. urticae es el primer organismo del grupo Chelicerata (rama basal de los artrópodos) del que se obtiene la secuencia completa. Su genoma es el más pequeño conocido dentro de los artrópodos y aparece compactado, doblando el número de genes por Mb de Drosophila. En la separación del linaje de T. urticae de otros artrópodos se han perdido unas 1000 familias y se han ganado otras 700, algunas de ellas por transferencia lateral. Se ha encontrado en el genoma una extraordinaria proliferación de genes de destoxificación y de proteasas digestivas cuya expresión responde al cambio de huésped y que explican, en gran parte, la adaptación de esta especie a alimentarse de una gran variedad de plantas. Su facilidad de cría en laboratorio, ciclo de vida corto y capacidad de alimentarse de la planta modelo Arabidopsis thaliana hacen de esta especie una herramienta de extraordinaria valía para el estudio de la interacción planta-fitófago y para el desarrollo de nuevas estrategias de control de plagas.
Miodrag Grbic et al. The genome of Tetranychus urticae reveals herbivorous pest adaptations. Nature 479, 487-492 (24 November 2011)
The red spider mite genome: a model organism for plant-pest interaction studies.
The two-spotted spider mite, Tetranychus urticae, is a cosmopolitan and polyphagous agricultural pest that feeds on more than 1100 plant species, including horticultural crops, fruit trees, and ornamentals. The annotation of its genome has been published in "Nature" (November 24th). An international consortium, leaded by M. Grbic, has performed the work. The CIB group "Plant-Insect Interaction" has participated in close collaboration with the CBPG group "Plant defence genes against insects". T. urticae genome represents the first complete Chelicerata (basal branch of arthropods) sequenced and annotated genome. This is the smallest arthropod genome sequenced so far and shows a compacted organisation, doubling the number of genes per Mb found in Drosophila melanogaster. In the radiation of T. urticae lineage from the ancient arthropods more than 1000 gene families have been lost and over 700 have been gained, some of them by lateral gene transfer. An extraordinary proliferation of detoxification and digestive protease genes responding to host has been found in the genome, which largely explains the adaptation of this species to feeding in a wide number of different plants species. The annotated genome of the spider mite, its easy laboratory rearing, short life cycle and its capability to feed on Arabidopsis thaliana make of this species a good model and an extraordinary tool for studies on pest-plant interaction and for the development of new pest control strategies.
Los programas de doctorado de "Microbiología y Parasitología" y de "Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina" de la Universidad Complutense de Madrid consiguen la "Mención hacia la Excelencia" en la convocatoria del Ministerio de Educación y Cultura. El CIB participa de forma significativa en estos programas mediante la dirección y realización de un amplio número de tesis doctorales y la impartición de clases de doctorado por investigadores del Centro.
Resolucion_Mencion_hacia_la_Excelencia_BOE_20-10-11.pdf
The PhD programs on "MIcrobiology and Parasitology" and "Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine" from the University Complutense of Madrid achieve the "Excellence award" from the Ministry of Education and Culture. The CIB actively participates in these programs through the supervision and presentation of numerous doctoral thesis and the participation of CIB researchers as lecturers.
RTVE- Agrosfera 10/09/2011 (del minuto 24:38 al 27:22)
Investigadores del CIB trabajan en el desarrollo de estrategias alternativas a los plaguicidas químicos que mejoren la seguridad alimentaria y la calidad ambiental. Una de sus principales líneas de trabajo es el desarrollo de estrategias ecológicamente aceptables para el control de la mosca mediterránea de la fruta, Ceratitis capitata, considerada por el sector citrícola español como el principal problema en la producción. Este proyecto integra investigaciones focalizadas en: a) el desarrollo de métodos de control biológico mediante la conservación de enemigos naturales y la utilización de parasitoides exóticos, bacterias y hongos entomopatógenos; b) la mejora de la competitividad de machos estériles; c) el seguimiento y manejo de la resistencia a insecticidas; y d) el desarrollo de nuevas estrategias para el control de esta plaga.
CIB researchers are working on the development of alternative methods to chemical pesticides for pest control, to improve food security and environment quality. One of their main lines of research is the development of ecologically acceptable strategies for the control of the Mediterranean fruit fly, Ceratitis capitata, considered by the Spanish citrus sector as the main problem in production. This project integrates research activities focused on: a) the development of biological control strategies based on the conservation of natural enemies associated to citrus groves and the use of exotic parasitoids, bacteria and entomopathogenic fungus; b) the improvement of the competiveness of sterile males; c) the monitoring and resistance management to insecticides; and d) the development of novel strategies for the control of this pest.
Catalá R, Medina J, Salinas J. (2011) Integration of low temperature and light signaling during cold acclimation response in Arabidopsis. Proc Natl Acad Sci USA 108: 16475-80
La obtención de cultivos más tolerantes a estreses ambientales como la sequía o las heladas es un reto biotecnológico para la agricultura moderna. Desentrañar los mecanismos moleculares de la aclimatación a las temperaturas bajas, un proceso adaptativo mediante el cual distintas especies vegetales son capaces de aumentar su tolerancia a las heladas y a otros estreses relacionados en respuesta a las temperaturas bajas, es un paso crítico en esta tarea. Datos obtenidos en los últimos años indican que tanto la duración del día como la calidad de la luz con la que crecen las plantas juegan un papel central en el control del proceso de aclimatación, sugiriendo que la luz y la temperatura son integradas y procesadas por la maquinaria celular para generar la respuesta óptima a cada condición ambiental. En un trabajo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences USA (Catala et al., 2011), el laboratorio de Julio Salinas demuestra la existencia de vias de señalización comunes para las respuestas de Arabidopsis a luz y temperaturas bajas y, por tanto, de dicha integración. En este trabajo se describe que tres componentes centrales de la señalización por luz en Arabidopsis, como son el factor de transcripción HY5, el elemento de regulación en cis caja-Z y la ligasa E3 de ubiquitina COP1, regulan también el proceso de aclimatación mediando la expresión génica en respuesta a las temperaturas bajas y, como consecuencia, el aumento de la tolerancia a la congelación que se produce durante esa respuesta adaptativa. Estos resultados ponen de manifiesto la alta integración existente entre las diferentes vías de señalización a traves de las cuales las plantas perciben y responden a estímulos externos.
Obtaining crops with increased tolerance to important abiotic stresses such as freezing or drought constitutes a biotechnological challenge for the current agriculture. A critical step to attain this goal is to uncover the molecular mechanisms underlying cold acclimation, an adaptive process whereby some plants are able to increase their tolerance to freezing and other related stresses when exposed to low temperature. Recent data indicate that both day length and light quality are determinant for plants to cold acclimate, which suggests that light and temperature must integrate to generate, in all cases, an optimal response. In a recent work appeared in the Proceedings of the National Academy of Sciences USA (Catala et al., 2011), Julio Salinas and colleagues demonstrate the existence of crosstalk between light and low temperature signaling and, therefore, of such an integration. Experimental evidence is presented that three central components of light signaling in Arabidopsis, namely the HY5 transcription factor, the Z-box cis-acting element, and the COP1 E3 ubiquitin ligase, play also a critical role in cold acclimation by mediating cold-induced gene expression and, as a consequence, the increase in freezing tolerance that is produced during this adaptive response. The results reported reveal the complexity of the molecular mechanisms plants have evolved to respond and adapt to their fluctuating natural environment.
La reciente asociación del complemento con un gran número de enfermedades ha disparado el interés por entender los mecanismos moleculares implicados en la activación y regulación del sistema del complemento. El complemento está implicado en la eliminación de microbios y dispara la inflamación como parte de la respuesta de la inmunidad innata. Tras esta actividad inicial efectora el complemento cambia a una actividad regeneradora que modula y disminuye la inflamación así como activa la eliminación de restos celulares y de bacterias. Las bases estructurales y moleculares que regulan el paso de una fase efectora a una regenerativa en el complemento son poco conocidas. El trabajo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences USA (Martin Alcorlo et al.) supone un extraordinario avance en el conocimiento de este campo. Este trabajo ha sido posible gracias a la colaboración multi-disciplinar entre varios grupos del CIB, liderados por Santiago Rodríguez de Córdoba, Cristina Vega y Oscar Llorca. Cuando la proteína C3 del complemento se activa experimenta grandes cambios conformacionales, de forma que su estructura se abre y expone superficies inicialmente escondidas pero que necesarias para la interacción y el reconocimiento de las membranas de los patógenos. Este trabajo muestra la gran versatilidad estructural del complemento de manera que cuando éste es desactivado la estructura retorna a una conformación cerrada similar a la de la proteína C3 pero con una estructura y propiedades funcionales únicas. Este nuevo estado conformacional elimina las propiedades efectoras de la proteína pero genera nuevos sitios de interacción por receptores celulares que son responsables de modular la inflamación, así como de dirigir la eliminación de patógenos mediante fagocitosis.
Unique structure of iC3b resolved at a resolution of 24 Å by 3D-electron microscopy. Alcorlo M, Martínez-Barricarte R, Fernández FJ, Rodríguez-Gallego C, Round A, Vega MC, Harris CL, Rodríguez de Cordoba S, Llorca O. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Aug 9;108(32):13236-40.
A novel conformational rearrangement in complement (innate immunity) with unique functional consequences resolved by 3D-electron microscopy.
The association of complement with a long list of prevalent and rare diseases in recent years has boosted a renew interest in understanding the mechanistic processes involved in the activation and regulation of the complement system. Complement is involved in microbial killing and triggers inflammation as part of innate immunity. After its initial effector activity, complement switches to a regeneration-like activity dealing with down-modulation of inflammation and clearance of cellular and bacterial debris. But the structural and molecular mechanisms that sustain the switch from effector to regenerative activities were poorly known. The work recently published in the Proceedings of the National Academy of Sciences USA (Martin Alcorlo et al.) significantly advances our knowledge in this area and it has been possible thanks to a multidisciplinary collaboration of several groups at the CIB, leaded by Santiago Rodríguez de Córdoba, Cristina Vega and Oscar Llorca. When the complement protein C3 activates there is a dramatic conformational change that opens the structure and exposes buried surfaces that are required for the interaction with the membranes of pathogens. The fascinating findings of this work show that when complement is inactivated, the structure closes back to something that resembles the original C3 but with a distinct structure and functional properties. This new conformation eliminates effector activities and generates binding sites for cellular receptors that now will mediate down-modulation of inflammation as well as the targeting of pathogens for clearance by phagocytosis.
El pasado domingo 14 de agosto un reportaje en EL PAIS SEMANAL explica el uso y los objetivos de distintos modelos experimentales esenciales para la investigación en eucariotas. Se comenta además cómo el desarrollo de estos modelos es posible gracias a infraestructuras y servicios comunes de los centros de investigación. Entre ellos se describen el Animalario del CIB para la investigación usando el ratón como modelo y el Invernadero para la experimentación en plantas.
Se adjunta pdf del reportaje:
ElPaisSemanal.pdfEl sistema del Complemento juega un papel fundamental en la respuesta inmune contra las infecciones, pero requiere un control exquisito para ejercer ese papel sin dañar los tejidos y componentes celulares propios. Investigaciones en estos últimos años han puesto de manifiesto que mutaciones o polimorfismos en genes que codifican proteínas del complemento se asocian con distintas enfermedades.
Publicamos ahora el ultimo trabajo de una serie de tres (1), realizados en colaboración con el grupo de P. Morgan y C. Harris de la Universidad de Cardiff, en la que hemos caracterizado funcionalmente varios de estos polimorfismos asociados con enfermedad. Hemos visto que determinadas combinaciones de estas variantes genéticas confieren características muy diferentes al sistema del complemento de los individuos que las lleven, afectando fundamentalmente a la intensidad con que este se activa y a como se regula. Hemos llamado a estas combinaciones de factores genéticos “complotipos”.
Anticipamos que tener un “complotipo” que resulte en una mayor o menor activación del complemento va a influir en su perfil de predisposición a determinadas enfermedades. Por ejemplo, individuos con un perfil de activación alto se defenderán muy bien de infecciones pero tal vez sean mas propensos a enfermedades crónicas causadas por el daño accidental producido por la activación del complemento. Por el contrario, individuos con un perfil de activación bajo, serian mas sensibles a infecciones, pero menos predispuestos a padecer enfermedades crónicas.
(1) Heurich et al., Proc Natl Acad Sci USA. (9-5-2011); Tortajada et al., Hum Mol Genet. 18:3452-61 (2009); Montes et al., Proc Natl Acad Sci USA. 106:4366-71 (2009).
Combination of polymorphisms in complement proteins will influence the susceptibility profile to certain diseases
The complement system plays a fundamental role in the immune response against infection, but it requires exquisite control to carry out this role without damaging self tissues and cellular components. Research in recent years has shown that mutations or polymorphisms in genes encoding complement proteins are associated with different diseases.
This publication is the last of a series of three (1), done in collaboration with P. Morgan and C. Harris from Cardiff University, in which we have functionally characterized several of these polymorphisms associated with disease. We have seen that certain combinations of these polymorphisms confer distinct characteristics to the complement of their carriers, mainly affecting the intensity with which it activates or how well it is regulated. We call these combinations of genetic factors "complotypes".
We anticipate that carrying a "complotype" resulting in more or less complement activation will influence the susceptibility profile to certain diseases. For example, individuals with a high activation profile will respond well to infections but may be more prone to chronic diseases caused by accidental damage caused by complement activation. By contrast, individuals with a low activation profile would be more susceptible to infections, but less prone to chronic diseases.
(1) Heurich et al., Proc Natl Acad Sci USA. (9-5-2011); Tortajada et al., Hum Mol Genet. 18:3452-61 (2009); Montes et al., Proc Natl Acad Sci USA. 106:4366-71 (2009).
ProRetina, la biofarmacéutica GP Pharm y BCN Peptides, división de química fina de Grupo Lipotec, han acordado formar un consorcio para abordar el desarrollo de formulaciones que permitan vehicular fármacos a la retina. La unión pretende mejorar la calidad de vida de los pacientes mediante el tratamiento de enfermedades oculares como la retinosis pigmentaria y otro tipo de distrofias retinianas.
La retinosis pigmentaria, un conjunto de degeneraciones progresivas de carácter hereditario que afectan a las células fotorreceptoras y al epitelio pigmentario de la retina, carece de tratamiento, por lo que ProRetina ha obtenido las designaciones de medicamento huérfano de la Agencia Europea del Medicamento y de la Food and Drug Administration de EE.UU. con el fin de desarrollar un fármaco específico para tratar esta enfermedad y mejorar, en la medida de lo posible, la calidad de vida de los pacientes. De esta forma, el consorcio entre GP Pharm, ProRetina Therapeutics y BCN Peptides se hace necesario, a causa del carácter complementario de las funciones que desarrolla cada una de ellas. ProRetina Therapeutics se encargará de aportar el principio activo, un factor neuroprotector, del que se han obtenido resultados esperanzadores tras su experimentación en animales. Por su parte, la especialización de GP Pharm en el desarrollo y fabricación de formulaciones de liberación lenta resulta esencial en el éxito de la terapia, pues el principio activo debe alcanzar la retina de forma sostenida en el tiempo. Asimismo, BCN Peptides desarrolla fármacos para el tratamiento de enfermedades oculares y dispone de tecnologías para su vehiculación a la retina.
En cuanto a financiación, el consorcio ha recibido un préstamo del CDTI (Centro para el Desarrollo Técnico Industrial) mediante del proyecto de Cooperación Nacional Interempresas. En particular, este tipo específico de programas de I + D exige, como principal requisito, la excelencia científico-técnica del desarrollo de tecnologías, productos o procesos novedosos.
The three companies have received a research loan from the Center for Technical and Industrial Development, for a project within the National Cooperation Intercompanies program, and they will collaborate to develop formulations to deliver medicines to the retina.
ProRetina, the biopharmaceutical GP Pharm and BCN Peptides, division of fine chemistry of the Lipotec group, have agreed to form a consortium to approach the development of formulations that will be good vehicles for chemical factors to reach the retina. The consortium aims at improving the quality of life of the patients through the treatment of eye diseases such as Retinitis Pigmentosa, and other types of retinal distrophies.
Retinitis Pigmentosa, is a collection of hereditary progressive degenerations affecting photoreceptors and the pigment epithelium of the retina, which lack treatment. Therefore, ProRetina Therapeutics has obtained the designation of Orphan Drug from the European Medicines Agency and the Food and Drug Administration of the USA, with the aim of developing a specific pharmacological treatment for these diseases and improve, whenever possible, the quality of life of these patients. The consortium between ProRetina, GP Pharm and BCN peptides is needed due to the complementary activities of the three companies. ProRetina will provide the active molecule, a neuroprotective factor, which has given positive results in animal models. The specialization of GP Pharm in developing and manufacturing formulations of slow release is essential for the success of the therapy, since the active principle has to reach the retina in a sustained temporal manner. Also, BCN Peptides develops medicines for treating ocular diseases and has expertise in retinal delivery.
Regarding financing, the consortium has received a research loan from the CDTI (Ministry of Science and Innovation) through the National Cooperation Intercompanies program. This specific program of R&D demands as first requirement that the project is scientifically and technically excellent, developing techniques, products or innovative processes.
El hallazgo aparece publicado en el último número de la revista SCIENCE. Investigadores del Departamento de Proliferación Celular y Desarrollo del CIB en colaboración con dos grupos ingleses, han demostrado que en eucariotas la asociación del DNA mitótico con las proteínas llamadas condensinas determina que el DNA adopte un superenrollamiento positivo. Este carácter resulta esencial para el desencadenamiento de las cromátidas hermanas por la topoisomerasa II antes de la segregación. El grupo de científicos españoles, coordinado por Jorge Bernardo Schvartzman junto con las estudiantes de doctorado Virginia López Martínez y María Estefanía Monturus de Carandini, utilizó la electroforesis bidimensional de alta resolución en geles de agarosa para demostrar cómo el DNA de minicromosomas centroméricos cambia su superenrollamiento, de negativo a positivo, durante la mitosis en células sincronizadas desprovistas de topoisomerasa II.
The finding is reported in the last issue of SCIENCE. Scientists from the Department of Cell Proliferation and Development of the CIB joint two independent teams from Great Britain to demonstrate that in eukaryotes the association of mitotic DNA with condensins induces positive supercoiling, which is critical for the decatenation of sister chromatids by topoisomerase II just before segregation. The Spanish team coordinated by Jorge Bernardo Schvartzman with graduate students Virginia López Martínez and María Estefanía Monturus de Carandini employed high-resolution two-dimensional agarose gel electrophoresis to show how centromeric minichromosomes switch from negative to positive supercoiling during mitosis in synchronized cells devoid of topoisomerase II
