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Los microorganismos serán, a buen seguro, los primeros seres vivos que comprenderemos razonablemente, tanto en cuanto sistemas biológicos como en los detalles de la arquitectura funcional de sus componentes macromoleculares. La Microbiología es pues ahora el foco en el que convergen la Física, la Química, la modelización Matemática y las Nanociencias.

Nuestro grupo aborda desde perspectivas pluridisciplinares objetivos propios de la Biología Sintética: la generación en microorganismos de modelos minimalistas no naturales de proteinopatías amiloides, para la posterior deconstrucción de los complejos mecanismos subyacentes en dichas patologías. Para ello partimos del conocimiento que hemos adquirido (ver línea 1) sobre los cambios conformacionales que experimentan dominios del tipo winged-helix (WH) al unirse al ADN, lo que les faculta para iniciar la replicación de los plásmidos bacterianos (proteína RepA) o de los cromosomas de levaduras (ORC: Origin Recognition Complex). En el caso de RepA, la proteína, tras actuar como iniciador, termina agregando a través de su dominio WH1, lo que constituye un mecanismo de control negativo de la replicación.

Mediante la ingeniería de los determinantes moleculares de la agregación de RepA-WH1 (ver línea 2), hemos construido un dispositivo amiloidogénico cuya fibrilación in vitro es promovida por interacciones con el ADN. En la bacteria Escherichia coli, RepA-WH1 es una proteína similar a un prion que produce una proteinopatía amiloide transmisible verticalmente (de célula madre a células hijas), que es modulada por una chaperona de la familia Hsp70. RepA-WH1 es un agente bio-seguro, pues no es infeccioso (es decir, no es transmisible horizontalmente) y no hay ninguna proteína humana con la que presente similitud de secuencia significativa. A partir de dicho dispositivo sintético y con fines biotecnológicos, estamos interesados en desarrollar nuevas herramientas, tales como sensores y moléculas inhibidoras, para intervenir sobre las amiloidosis de proteínas.

MÁS INFORMACIÓN: véase en "LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN"

 

Molina-García L, Moreno-del Álamo M, Botias P, Martín-Moldes Z, Fernández M, Sánchez-Gorostiaga A, Alonso-del Valle A, Nogales J, García-Cantalejo J, Giraldo R  [2017]. Outlining core pathways of amyloid toxicity in bacteria with the RepA-WH1 prionoid. Front Microbiol. 8: 539.

Fernández C, González-Rubio G, Langer J, Tardajos G, Liz-Marzán LM, Giraldo R*, Guerrero-Martínez A*  [2016]. Nucleation of amyloid oligomers by RepA-WH1 prionoid-functionalized gold nanorods. Angew Chem Int Ed. 55: 11237-11241

Molina-García L, Gasset-Rosa F, Moreno-del Álamo M, Fernández-Tresguerres ME, Moreno-Díaz de la Espina S, Lurz R, Giraldo R  [2016]. Functional amyloids as inhibitors of plasmid DNA replication. Sci Rep 6: 25425

Fernández C., Núñez-Ramírez R, Jiménez M, Rivas G, Giraldo R  [2016]. RepA-WH1, the agent of an amyloid proteinopathy in bacteria, builds oligomeric pores through lipid vesicles. Sci Rep 6: 23144

Moreno-del Álamo M, Moreno-Díaz de la Espina S, Fernández-Tresguerres ME, Giraldo R  [2015]. Pre-amyloid oligomers of the proteotoxic RepA-WH1 prionoid assemble at the bacterial nucleoid. Sci Rep 5: 14669

Gasset-Rosa F, Giraldo R  [2015]. Engineered bacterial hydrophobic oligopeptide repeats in a synthetic yeast prion, [REP-PSI+]. Front Microbiol 6: 311

Torreira E, Moreno-del Álamo M, Fuentes-Perez ME, Fernández C, Martín-Benito J, Moreno-Herrero F, Giraldo R*, Llorca O*  [2015]. Amyloidogenesis of bacterial prionoid RepA-WH1 recapitulates dimer to monomer transitions of RepA in DNA replication initiation. Structure 23: 183-189

Gasset-Rosa F, Coquel AS, Moreno-del Álamo M, Chen P, Song X, Serrano AM, Fernández-Tresguerres ME, Moreno-Díaz de la Espina S, Lindner AB, Giraldo R  [2014]. Direct assessment in bacteria of prionoid propagation and phenotype selection by Hsp70 chaperone. Mol Microbiol 91: 1070-1087

Giraldo R  [2007]. Defined DNA sequences promote the assembly of a bacterial protein into distinct amyloid nanostructures. Proc Natl Acad Sci USA 104: 17388-17393

Giraldo R, Fernández-Tornero C, Evans PR, Díaz-Orejas R, Romero A  [2003]. A conformational switch between transcriptional repression and replication initiation in the RepA dimerization domain. Nature Struct Biol 10: 565-571

Giraldo R, Díaz-Orejas R  [2001]. Similarities between the DNA replication initiators of Gram-negative bacteria plasmids (RepA) and eukaryotes (Orc4p) / archaea (Cdc6p). Proc Natl Acad Sci USA 98: 4938-4943

 

Fondos

- Deconstrucción por medio de Biología Sintética de proteinopatías amiloides en comunidades bacterianas y células humanas en cultivo (BIO2015-68730-R).

- Desarrollo de herramientas sintéticas basadas en amiloides para el abordaje de proteinopatías y el control epigenético en microorganismos (BIO2012-30852).

- PRODESTECH: Estructura y dinámica de proteínas aplicadas al desarrollo de nuevas enzimas, agentes terapéuticos, y máquinas macromoleculares sintéticas (CSD2009-00088).

- Módulos replicativos y amiloides sintéticos basados en dispositivos conmutadores WH microbianos (BIO2009-06952).

- Bioinformatics integrative platform for structure-based drug discovery (BIPEDD-CM). Programa de Realización de Actividades de I+D entre Grupos de Investigación de la Comunidad de Madrid en Biociencias (P-BIO-0214-2006). http://www.bipedd.es/

- Ensamblajes Macromoleculares Replicativos: interacciones entre componentes y nuevas nano-estructuras amiloides (BFU2006-00494/BMC).

- Desarrollo de nuevas herramientas genómicas y proteómicas para el estudio del ensamblaje de complejos macromoleculares (CAM, GR/SAL/0651/2004).

- Activación conformacional y ensamblaje de complejos iniciadores de la replicación del DNA (MCyT-PGC, BMC2003-00088).

- Biologia Molecular y Estructural de iniciadores de la replicación del DNA en bacterias Gram-negativas y levaduras (MCyT-PGC, PM99-0096).

 

Becas y Ofertas de Empleo

 

Más información

Anteriores miembros del grupo:

- Marta Lages Gonzalo (Tesina: 1998-1999)

- Teresa Díaz López (Tesis: 1999-2004)

- Cristina Dávila Fajardo (Tesis: 2001-2006)

- Alicia Sánchez Gorostiaga (Postdoc: 2003-2005)

- Asier Jayo Andrés (Postdoc: 2009)

- M. Elena Fernández-Tresguerres (CTIT: 1972-2013)

- Fátima Gasset-Rosa (Máster/Tesis: 2005-2012 / Postdoc: 2013)

- Ana Mª Serrano López (Especialista I+D+i: 1983-2014)

- María Moreno del Álamo (Máster/Tesis: 2003-2008 / Postdoc: 2009-2015)

- M.Cruz Sánchez-Martínez (Técnico de Laboratorio: 2014-2015)

- Laura Molina-García (Máster/Tesis: 2009-2015 / Postdoc: 2015)

- Lucía Sainz-Escudero (Estudiante de Grado: 2016)

- Aída Alonso del Valle (Máster: 2015-2016)