05 - Centro De Investigaciones Biológicas Margarita Salas

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05[100] Rafael Giraldo SuárezEnsamblajes Macromoleculares MicrobianosSintéticosSynthetic Microbial Macromolecular Assemblies[102] Miguel Ángel Peñalva Soto ·Eduardo Antonio Espeso FernándezGenética Molecular de AspergillusAspergillus Molecular Genetics[104] Germán Rivas CaballeroBioquímica de sistemas de la divisiónbacterianaSystems Biochemistry of Bacterial Division[106] Jorge Bernardo Schvartzman BlinderBiología molecular de los cromosomasMolecular Biology of the Chromosomes[108] Miguel Ángel Vidal CaballeroEl Sistema Polycomb de Regulación EpigenéticaEpigenetic control by the Polycomb Group of GenesBiología Celulary MolecularCellular &Molecular Biology[110] Patricia BoyaFunciones de la autofagia en la fisiopatologíade los organismosRoles of autophagy in health and disease[112] Jesús del Mazo MartínezBiología Molecular de la GametogénesisMolecular Biology of Gametogenesis[114] Rosa María Lozano Puerto · Blanca TeresaPérez-MacedaReconocimiento Célula-BiomaterialCell-Biomaterial Recognition[116] José Luis Barbero Esteban · Lucas SánchezRodríguezDinámica Cromosómica en MeiosisChromosomal Dynamics in Meiosis[118] Rodrigo Bermejo MorenoReplicación del ADN e Integridad del GenomaDNA Replication & Genome Integrity

05Biología Celular y MolecularCellular & Molecular BiologyoverviewThe Department of Cellular and Molecular Biology focuses onunderstanding the cell, the basic unit of Life. This Departmentgathers laboratories whose research interests span fundamentalprocesses at the core of cell organization and function: thearrangement, replication and stability of genomes, epigenetics ingene expression, intracellular traffic, cell division, differentiationand evolution, and cellular recycling through programmeddeath. These studies converge with bottom-up endeavours, suchas exploring the interactions between cells and biomaterialsor the reconstruction and engineering of macromolecularassemblies. The model systems used to study these processesrange from unicellular microorganisms, both bacteria and fungi,to mammalian cells and animal models. Our approaches areinterdisciplinary, a watermark of CIB, and bridge methodologiesranging from advanced optical and electron microscopies tofunctional genomics, with strong inputs from molecular biology,biophysics and synthetic biology.Rafael GiraldoDepartment Headcentro de inve s t i g a c i o n e s biológ icas

[100]centro deinvestigacionesbiológ icasRafael Giraldo SuárezProfesor de Investigaciónrgiraldo@cib.csic.esSusana Moreno Díaz de la EspinaInvestigadora Científicasmoreno@cib.csic.esPhD, 1991 Universidad Complutense de Madrid. CIBCSIC.Postdoctoral, 1992-1994 División de EstudiosEstructurales, Laboratorio de Biología Molecular del MRC,Cambridge, UKInvestigador Contratado MEC, 1995-1999 CIB-CSICJuan Francisco Giménez AbiánCientífico Titulargimenezjf@cib.csic.esCientífico Titular, 2000-2008 CIB-CSICInvestigador Científico, 2008-2009 CIB-CSICProfesor de Investigación, 2010Miembro de la Academia Europaea, 2010Otros miembros Other membersCristina Fernández FernándezMaría Moreno del ÁlamoLaura Molina-GarcíaAída Revilla GarcíaM.ª Cruz Sánchez-MartínezPaloma Lozano PicazoAída Alonso del ValleLucía Sainz EscuderoJavier Jiménez HolguínCristina Déniz cularesMicrobianosSintéticosLa Biología Sintética nos ha permitido generar en bacterias un modelo bioseguro de proteinopatía amiloide,con el objetivo de deconstruir sus mecanismos moleculares y encontrar rutas de toxicidad en común con lasamiloidosis neurodegenerativas humanas. Además, desarrollamos dispositivos sintéticos susceptibles de serutilizados, in vitro e in vivo, para la detección de proteínas amiloidogénicas y la identificación de inhibidoresde amiloidosis.Entre 1998 y 2008, desvelamos el mecanismo por el cuál la unión asecuencias específicas de DNA, o a una chaperona Hsp70 (DnaK),selecciona en la proteína RepA una conformación que inicia lareplicación del DNA de plásmidos en bacterias Gram-negativas.También estudiamos las similitudes entre RepA y el complejoiniciador en levaduras (ORC).Con posterioridad (2007-2014), encontramos que el mismo dominio que es activado en RepA para iniciar la replicación (WH1)puede ensamblarse in vitro en forma de fibras amiloides. CuandoRepA-WH1 se expresa en E. coli fusionada a una proteína mar-cadora fluorescente, causa una proteinopatía amiloide sintética. Aunque RepA-WH1 no es un agente infeccioso, por lo quese considera un “prionoide”, durante su propagación acoplada ala división bacteriana se transmite epigenéticamente en formade dos “estirpes” amiloides alternativas: partículas globulares detoxicidad aguda o agregados fusiformes de menor toxicidad. DnaKtransforma la primera en la segunda.Durante el periodo que cubre esta memoria (2015-2016), hemos descubierto que, en vesículas lipídicas modelo, RepA-WH1se ensambla en forma de poros que permean la membrana. Lainteracción con fosfolípidos ácidos actúa promoviendo la transformación amiloide de RepA-WH1, al igual que sucede con elDNA en el nucleoide bacteriano donde se ensamblan los precursores amiloidogénicos. A este respecto, en la proteína RepAcompleta, el dominio WH1 nuclea el ensamblaje de un oligómeroque inhibe la replicación del DNA. Éste fue el primer amiloidefuncional intracelular encontrado en una bacteria. Por último,hemos desarrollado diversos sensores de amiloidosis inspirados enRepA-WH1: un anticuerpo monoclonal específico de la conformación amiloidogénica de la proteína; un prion híbrido de levaduraque incorpora secuencias de RepA-WH1; y, en colaboración conla UCM, nanopartículas de oro funcionalizadas que promuevenla amiloidogénesis y permiten monitorizarla mediante espectroscopía Raman (SERS).Financiación Funding· CSD2009-00088· BIO2012-30852· i-LINK0889· BIO2015-68730-R· BFU-72271-EXP

Biología Celular y MolecularCellular & Molecular Biology[101]Synthetic Microbial MacromolecularAssembliesThrough Synthetic Biology, we have generated in bacteria a biosafe model of an amyloid proteinopathy, with the purpose ofdeconstructing the molecular mechanisms, and finding the toxicity pathways, common to human neurodegenerative diseases.In addition, we are developing synthetic devices for their use, either in vitro or in vivo, in the detection of amyloidogenicproteins and to screen for inhibitors of amyloidosis.Between 1998 and 2008, we discoveredthe mechanism through which binding tospecific DNA sequences, or to an Hsp70chaperone (DnaK), selects in the RepAprotein a conformation competent to initiateDNA replication of plasmids in Gramnegative bacteria. We also studied thesimilarities between RepA and the initiatorcomplex in yeast (ORC).Later on (2007-2014), we found that thesame domain in RepA that becomes activeto initiate replication (WH1) can assembleas amyloid fibres in vitro. The expression ofRepA-WH1, fused to a fluorescent proteinmarker, in E. coli causes a synthetic amyloidproteinopathy. Although RepA-WH1 is notan infectious agent (i.e., it is a “prionoid”),it is epigenetically transmitted duringpropagation, while coupled to cell division,as two alternative and distinct amyloid“strains”: either globular particles with anacute toxicity, or fusiform aggregates of amuch lower toxicity. DnaK modulates theconversion of the former into the latter.During the period reviewed in this memory(2015-2016), we have discovered that, inmodel lipid vesicles, RepA-WH1 assemblesas pores that permeate the membrane. Theinteraction of acidic phospholipids withRepA-WH1 promotes amyloidogenesis ofRepA-WH1, as much as it happens withDNA at the bacterial nucleoid where theamyloidogenic precursors are assembled. Inthe whole, functional RepA, WH1 nucleatesthe assembly of an amyloid oligomer thatinhibits DNA replication. This was the firstfunctional intracellular amyloid ever foundin bacteria. Finally, we have developedseveral sensors of amyloidosis inspiredin RepA-WH1: a monoclonal antibodyspecific of the amyloidogenic conformationof the protein; a chimeric yeast prion thatincludes sequences from RepA-WH1 and, incollaboration with Complutense Universityin Madrid, functionalized gold nanoparticlesthat promote and sense, through Ramanspectroscopy (SERS), RepA-WH1amyloidogenesis.Figure 1A. Amyloidogenic precursors of RepA-WH1assemble at the E. coli nucleoid (yellow sector),as indicated by a conformation-specific antibody(arrows: Au particles). B. At the membrane,RepA-WH1 monomers assemble as pores (EMprojection, bottom). These can be reconstitutedin lipid vesicles (red: RepA-WH1-mCherry;green: confined calcein label). C. In matureintracellular aggregates, RepA-WH1 assemblesas tubules (3D-EM, left) with a diameter sectionalike that found in the pores (right).Publicaciones Seleccionadas Selected Publicationsla Espina S [2016] RepA-WH1 prionoid: Clues from bacteria on factorsgoverning phase transitions in amyloidogenesis (Review). Prion 10:41-49.· Torreira E, Moreno-del Álamo M, Fuentes-Perez ME, Fernández C, Martín-· Molina-García L, Gasset-Rosa F, Moreno-del Álamo M, Fernández-· Gasset-Rosa F, Giraldo R [2015] Engineered bacterial hydrophobic· Fernández C, González-Rubio G, Langer J, Tardajos G, Liz-Marzán LM,Benito J, Moreno-Herrero F, Giraldo R*, Llorca O* [2015] Amyloidogenesis ofbacterial prionoid RepA-WH1 recapitulates dimer to monomer transitions ofRepA in DNA replication initiation. Structure 23:183-189.oligopeptide repeats in a synthetic yeast prion, [REP-PSI ]. Front Microbiol6:311.· Moreno-del Álamo M, Moreno-Díaz de la Espina S, Fernández-TresguerresME, Giraldo R [2015] Pre-amyloid oligomers of the proteotoxic RepA-WH1prionoid assemble at the bacterial nucleoid. Sci Rep 5:14669.· Fernández C., Núñez-Ramírez R, Jiménez M, Rivas G, Giraldo R [2016] RepAWH1, the agent of an amyloid proteinopathy in bacteria, builds oligomericpores through lipid vesicles. Sci Rep 6:23144.· Giraldo R, Fernández C, Moreno-del Álamo M, Molina-García L, RevillaGarcía A, Sánchez-Martínez MC, Giménez-Abián JF, Moreno-Díaz deTresguerres ME, Moreno-Díaz de la Espina S, Lurz R, Giraldo R[2016] Functional amyloids as inhibitors of plasmid DNA replication. Sci Rep6:25425.Giraldo R*, Guerrero-Martínez A* [2016] Nucleation of amyloid oligomersby RepA-WH1 prionoid-functionalized gold nanorods. Angew Chem Int Ed55:11237-11241.Patentes Patents· Rafael Giraldo y Laura Molina-García. “Bacterial system for the identificationof amyloidogenic peptides and the screening of inhibitors of amyloidosis”.PCT/EP2016/057543.

[102]centro deinvestigacionesbiológ icasMiguel Ángel Peñalva SotoProfesor de Investigaciónpenalva@cib.csic.esPhD, 1982 Universidad Autónoma de MadridProfesor Herbert N. ArstDoctor vinculado Ad Honoremherb.arst@cib.csic.esPostdoctoral Antibióticos SA (Madrid) e Institut deGenetique et Microbiologie, Universidad de París, OrsayOtros miembros Other membersCientífico Titular y Jefe de grupo, 1987 CIBElena Reoyo HernándezDra. Areti PantazopoulouDr. Mario Pinar SalaDra Ing. María Villarino PérezDra. Laura Mellado MaroñasMaria-Tsampika ManoliProfesor de Investigación desde 2001 CIB, CSICVisiting Scientist, 2005-2006 MRC Laboratory ofMolecular Biology, Cambridge (UK)Elegido miembro EMBO, 2000Miguel Hernández GonzálezIgnacio Bravo PlazaCarlos García BenítezIrene Tomico CuencaElena Requena GalindoEduardo Antonio EspesoFernándezCientífico Titulareespeso@cib.csic.esPhD, 1989 Universidad Complutense de MadridPostdoctoral, 1997-1999 Imperial College London.EMBO-Postdoctoral FellowContratado, 2001-2004 Ramón y CajalCientífico Titular y Jefe de grupo, 2004 CIB, CSICSecretario, 2004-2008 Grupo Especializado de HongosFilamentosos y Levaduras nética Molecularde AspergillusAspergillus nidulans es un modelo genético apropiadopara estudiar exocitosis polarizada y transporte a largadistancia por microtúbulos y actina. Su tráfico intracelular se asemeja al de metazoos, pero el hongo es haploide, genéticamente manipulable y conveniente paramicroscopía.Mediante la combinación de abordajes genéticos y bioquímicoscon microscopía multidimensional estudiamos la organización yla dinámica del Golgi y del sistema endovacuolar, centrándonosen GTPasas RAB y ARF, sus reguladores y sus efectores. El Golgide Aspergillus está formado por cisternas dispersas que puedenresolverse por microscopía óptica. Intentamos comprender losmecanismos de maduración de cisternas del Golgi y específicamente la biogénesis de carriers post-Golgi en el TGN, así comolas diferentes rutas por las que membrana y cargo salen del ER.Nuestro trabajo tiene importantes implicaciones tanto en medicina como en agricultura (la patogenicidad de los hongos haciahumanos y plantas dependen estrictamente de la exocitosis y loshongos son sensibles a ciertas drogas antitumorales) y tambiénen el campo de la biotecnología, dado que una parte substancialdel portafolio de enzimas industriales se fabrica con especies deAspergillus como factorías celulares.Las rutas biosintéticas y catabólicas están sujetas a regulacióntranscripcional. Estudiamos las señales, los receptores, la transducción de la señal y los mecanismos que modifican tanto las actividades como la localización celular de factores de transcripción.El tráfico de estos factores entre el núcleo y el citoplasma es unimportante punto de control transcripcional. Usando como modelodiferentes factores nucleares queremos entender los mecanismosde señalización y transporte nuclear en un organismo con organización celular cenocítica (multinucleado). Nuestro trabajo se centra en factores que median en la respuesta al estrés por cationesy la alcalinidad (CrzA y SltA), y los que participan en desarrollode estructuras reproductivas asexuales (FlbB). El estudio de estosreguladores permite abordar la señalización mediada por calcio/calcineurina, estres por pH ambiental, analizar la proteólisis comomecanismo de activación postraduccional y el papel de la toleranciaal estrés en procesos de virulencia fúngica y de su propagación.Financiación Funding· BIO2012-30695 (MINECO)· BIO2015-65090-R (MINECO/FEDER/EU)· S2010/BMD-2414 (Comunidad de Madrid)· IPT-2011-0752-900000 (MINECO)· BFU2012-33142 (MINECO)· E/RTA2013-00062-C05-01 (MINECO)· BFU2015-66806-R (MINECO/FEDER/EU)

Biología Celular y MolecularCellular & Molecular Biology[103]Aspergillus Molecular GeneticsAspergillus nidulans is a genetic model well suited for studying polarised exocytosis and long-distance transport mediated byactin and microtubules. Intracellular traffic resembles that of metazoan cells, yet the organism is haploid, genetically amenableand microscopy-friendly.By combining genetic and biochemicalapproaches with in vivo multidimensionalmicroscopy, we are investigating theorganization and dynamics of the Golgi andendovacuolar systems, focusing on RAB andARF GTPases, their regulators and theireffectors. The Aspergillus Golgi is formedby non-stacked early and late Golgi cisternaethat can be resolved by optical microscopy.We are studying the mechanisms ofcisternal maturation in the Golgi, andspecifically the mechanisms that determinethe biogenesis of post-Golgi carriers in theTGN, as well as the different pathwaysfor the exit of membrane and cargo fromthe endoplasmic reticulum. Our work hasimportant implications for both medicineand agriculture (fungal pathogenicity toplants and humans is strictly dependent onexocytosis and fungal cells are sensitive tocertain anti-tumour drugs) and major onesfor biotechnology, as a substantial share ofthe industrial enzyme catalogue is producedwith Aspergillus species as cell factories.Biosynthetic and catalytic pathways aretranscriptionally regulated. We studysignals, receptors, signaling transductionand the mechanisms responsible of theactivation and cellular localisation oftranscription factors. Nuclear transportis a key regulatory step in the regulationof transcription. Our focus is usingas models diverse nuclear factors, tounderstand the mechanisms involved insignaling and traffic between cytoplasmand nucleus in a coenocytic (multi nuclear)organism. Specifically we study SltA andCrzA transcription factors that mediatein the responses to cation and alkalinepH stresses, and FlbB that participatesin asexual reproductive cycle. Analizyingthese regulators allow us to investigate thecalcium-calcineurin mediated signaling,ambient pH stress, proteolysis as amechanism of posttranslational activationand the role of stress tolerance in fungalvirulence and propagation.Figure 2Figure 1Maturation of TGN cisternae (red, mRFP-PHOSBP) into post-Golgi vesicles containing RabE/Rab11 (green): dePantazopoulou, A., Pinar, M., Xiang, X., and Peñalva, M.A. (2014). Mol Biol Cell 25, 2428-2443.Cover of the April 2015 issue of the journalGenetics for the article by Oiartzabal-Aranoet al, analyzing changes in gene expressionpattern due to alterations in the asexualreproductive cycle in Aspergillus. A corregulationof genes belonging to secondary metabolismand development was found. Oiartzabal-AranoE, Garzia A, Gorostidi A, Ugalde U, Espeso EA,Etxebeste O [2015]. Genetics 199(4):1127-42.Publicaciones Seleccionadas Selected Publications· Pinar M, Arst HN Jr, Pantazopoulou A, Tagua VG, de los Ríos V, Rodríguez-Salarichs J, Díaz JF, Peñalva MA [2015] TRAPPII regulates exocytic Golgi exitby mediating nucleotide exchange on the Ypt31 orthologue RabE/RAB11. ProcNatl Acad Sci USA 112:4346-4351.· Lucena-Agell D, Galindo A, Arst HN Jr, Peñalva MA [2015] Aspergillusnidulans ambient pH signaling does not require endocytosis. Eukaryot Cell14:545-553.· Peñalva MA [2015] A lipid-managing program maintains a stoutSpitzenkörper. Mol Microbiol 97:1-6 (Commentary Review).· López-Berges MS, Pinar M, Abenza JF, Arst HN Jr, Peñalva MA [2015] TheAspergillus nidulans syntaxin PepA is regulated by two Sec1/Munc-18proteins to mediate fusion events at early endosomes, late endosomes andvacuoles. Mol Microbiol 99:199-216.· Lucena-Agell D, Hervas-Aguilar A, Munera-Huertas T, Pougovkina O,Rudnicka J, Galindo A, Tilburn J, Arst HN Jr, Penalva MA [2016)] Mutationalanalysis of the Aspergillus ambient pH receptor PalH underscores itspotential as a target for antifungal compounds. Mol Microbiol 101:982-1002.· Mellado L, Calcagno-Pizarelli AM, Lockington RA, Cortese MS, Kelly JM, ArstHN Jr, Espeso EA [2015] A second component of the SltA-dependent cationtolerance pathway in Aspergillus nidulans. Fungal Genet Biol 82:116-128.· Herrero-Garcia E, Perez-de-Nanclares-Arregi E, Cortese MS, Markina-Iñarrairaegui A, Oiartzabal-Arano E, Etxebeste O, Ugalde U, Espeso EA[2015] Tip-to-nucleus migration dynamics of the asexual developmentregulator FlbB in vegetative cells. Mol Microbiol 98:607-624.· Mellado L, Arst HN Jr, Espeso EA [2016] Proteolytic activation of bothcomponents of the cation stress-responsive Slt pathway in Aspergillus nidulans. MolBiol Cell 27:2598-2612.· Sebastián V, Manoli MT, Pérez DI, Gil C, Mellado E, Martínez A, Espeso EA,Campillo NE [2016] New applications for known drugs: Human glycogensynthase kinase 3 inhibitors as modulators of Aspergillus fumigatus growth.Eur J Med Chem 116:281-289.· Etxebeste O, Espeso EA [2016] Neurons show the path: tip-to-nucleuscommunication in filamentous fungal development and pathogenesis. FEMSMicrobiol Rev 40:610-624.

[104]centro deinvestigacionesbiológ icasGermán Rivas CaballeroProfesor de Investigacióngrivas@cib.csic.esMercedes Jiménez SarmientoCientífico Titularenoe@cib.csic.esPhD en Química, 1989 Universidad Autónomade MadridPostdoctoral, 1990-1992 NIH, Bethesda, USAPostdoctoral, 1993 Biozentrum, Univ. Basilea, CHInvestigador postdoctoral, 1994Científico Titular, 1995Silvia Zorrilla LópezCientífico Titularsilvia@cib.csic.esJefe de Grupo, 1996Investigador Científico, 2006Profesor de Investigación, 2015 CIB, CSICOtros mie

ducci n de la se al y los mecanismos que modiÞcan tanto las ac - tividades como la localizaci n celular de factores de transcripci n. El tr Þco de estos factores entre el n cleo y el citoplasma es un importante punto de control transcripcional. Usando como modelo diferentes factores nucleares queremos entender los mecanismos

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Any changes in the final exam should get the approval of the faculty concerned. Fall 2020-2021 Tuesday, December 08, 2020 American University of Beirut Final Examinations Schedule . BIOL 224 - L1 BIOL SLH/AGRI 102 09/12/2020 16:00 BIOL 240 - 1 SRB LABS 11/12/2020 8:30 BIOL 241 - L1 BIOL SLH 14/12/2020 13:30 .

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Preparation. This program does not result in a degree in nursing. 1. Biology: (16 hours) BIOL 149 General Biology I BIOL 304 Microbiology BIOL 321 Anatomy & Physiology I BIOL 322 Anatomy & Physiology II . 2. Chemistry: (4 or 8 hours) CHEM 201 General Chemist