Wednesday, December 22, 2010

Detection and Functional Characterization of a 215 Amino Acid N-Terminal Extension in the Xanthomonas Type III Effector XopD

PLoS ONE, 2010, 5 (12), art. no. e15773
Joanne Canonne1Daniel Marino1Laurent D.Noël1Ignacio Arechaga3Carole Pichereaux2Michel Rossignol2,Dominique Roby1Susana Rivas1*

1 Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), UMR CNRS-INRA 2594/441, Castanet Tolosan, France, 2 Institut Fédératif de Recherche (IFR40), Plateforme protéomique Génopole Toulouse Midi-Pyrénées, Institut de Pharmacologie et Biologie Structurale, Université de Toulouse, Toulouse, France, 3 Departamento de Biología Molecular, Universidad de Cantabria (UC) and Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria, IBBTEC (CSIC-UC-IDICAN), Santander, Spain.

Abstract

During evolution, pathogens have developed a variety of strategies to suppress plant-triggered immunity and promote successful infection. In Gram-negative phytopathogenic bacteria, the so-called type III protein secretion system works as a molecular syringe to inject type III effectors (T3Es) into plant cells. The XopD T3E from the strain 85-10 of Xanthomonas campestris pathovar vesicatoria (Xcv) delays the onset of symptom development and alters basal defence responses to promote pathogen growth in infected tomato leaves. XopD was previously described as a modular protein that contains (i) an N-terminal DNA-binding domain (DBD), (ii) two tandemly repeated EAR (ERF-associated amphiphillic repression) motifs involved in transcriptional repression, and (iii) a C-terminal cysteine protease domain, involved in release of SUMO (small ubiquitin-like modifier) from SUMO-modified proteins. Here, we show that the XopD protein that is produced and secreted by Xcv presents an additional N-terminal extension of 215 amino acids. Closer analysis of this newly identified N-terminal domain shows a low complexity region rich in lysine, alanine and glutamic acid residues (KAE-rich) with high propensity to form coiled-coil structures that confers to XopD the ability to form dimers when expressed in E. coli. The full length XopD protein identified in this study (XopD1-760) displays stronger repression of the XopD plant target promoter PR1, as compared to the XopD version annotated in the public databases (XopD216-760). Furthermore, the N-terminal extension of XopD, which is absent in XopD216-760, is essential for XopD type III-dependent secretion and, therefore, for complementation of an Xcv mutant strain deleted from XopD in its ability to delay symptom development in tomato susceptible cultivars. The identification of the complete sequence of XopD opens new perspectives for future studies on the XopD protein and its virulence-associated functions in planta.


Tuesday, December 21, 2010

Electron microscopy analysis of mammalian phosphofructokinase reveals an unusual 3-dimensional structure with significant implications for enzyme function

Arechaga, I., Martínez-Costa, O.H. , Ferreras, C., Carrascosa, J.L., Aragón, J.J. FASEB Journal. 2010, 24, 12, 4960-4968.

Abstract
Phosphofructokinase is a sophisticated allosteric enzyme that is fundamental for the control of glycolysis. The structure of the bacterial enzyme is well characterized. However, little is known about the structural organization of the more complex enzyme from mammals. We have obtained the structure of human muscle phosphofructokinase in the presence of fructose 6-phosphate at a resolution of 1.8 nm by electron microscopy (EM). Particles of the tetrameric enzyme corresponded to an elongated molecule (14.5×9 nm) arranged into 2 dimeric subdomains. Image analysis and 3-dimensional reconstruction showed the presence of a prominent channel in one of the dimers but not in the opposite one, revealing that they are in greatly different conformations. Fitting of bacterial structures into the EM model suggested disruption of the fructose 6-phosphate catalytic and the fructose 2,6-bisphophate allosteric sites in the cavity-containing dimer. Therefore, the reported structure might have major implications for the function of mammalian phosphofructokinase.—Arechaga, I., Martínez-Costa, O. H., Ferreras, C., Carrascosa, J. L., Aragón, J. J. Electron microscopy analysis of mammalian phosphofructokinase reveals an unusual 3-dimensional structure with significant implications for enzyme function.

Structural characterization of the TCR complex by electron microscopy

Ignacio Arechaga, Mahima Swamy, David Abia, Wolfgang A. Schamel, Balbino Alarcón and José María Valpuesta. International Inmunology. 2010, 22, 11, 897-903

Abstract
Structural information on how the TCR transmits signals upon binding of its antigen peptide MHC molecule ligand is still lacking. The ectodomains of the TCRα/β, CD3εγ and CD3εδ dimers, as well as the transmembrane domain of CD3ζ, have been characterized by X-ray crystallography and nuclear magnetic resonance (NMR). However, no structural data have been obtained for the entire TCR complex. In this study, we have purified the TCR from T cells under native conditions and used electron microscopy to derive a three-dimensional structure. The TCR complex appears as a pear-shaped structure of 180 × 120 × 65 . Furthermore, the use of mAbs has allowed to determine the orientation of the TCRα/β and CD3 subunits and to suggest a model of interactions. Interestingly, the reconstructed TCR is larger than expected for a complex with a αβγεδεζζ stoichiometry. The accommodation of a second TCRαβ to fill in the extra volume is discussed.

Friday, November 12, 2010

Diario Médico: EL MUNDO BACTERIANO ES UN HÁBITAT IDEAL PARA EL LIBRE INTERCAMBIO DE ADN

EL MUNDO BACTERIANO ES UN HÁBITAT IDEAL PARA EL LIBRE INTERCAMBIO DE ADN

Los plásmidos orientarán en la lucha contra las resistencias

En las resistencias a antibióticos hay implicadas varias rutas, que no son fáciles de conocer. Por eso es necesario saber por dónde pasan esos patógenos, que son los que provocan un aumento de la mortalidad por enfermedades infecciosas en el primer mundo.

Santiago Rego. Santander - Jueves, 11 de Noviembre de 2010

Manuel Espinosa, Mapi Garcillán y Fernando de la Cruz.

El camino adecuado para hacer frente con éxito a la cada vez mayor propagación de las resistencias a antibióticos consiste en elaborar "modelos complejos microcromosómicos para determinar cuáles son las rutas por las que esas resistencias pasan de los lugares en los que están originalmente a los patógenos humanos. Se trata de rutas múltiples, y no va a ser fácil encontrarlas, a pesar de la urgencia que existe ante el cada vez mayor aumento de mortalidad por enfermedades infecciosas en el primer mundo".

Así lo ha asegurado Fernando de la Cruz, catedrático de Genética de la Facultad de Medicina de Santander, que ha codirigido, junto a Mapi Garcillán, investigadora del Instituto de Biomedicina de Cantabria, y Manuel Espinosa, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, la II Reunión de Redeex -Red Española de Elementos Extracromosómicos-, financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación, para los años 2009-2011. Este grupo interuniversitario volcado en la genética y la biología molecular está compuesto por casi 30 laboratorios españoles.

• Los plásmidos son los principales protagonistas de la transferencia de ADN foráneo y adaptan su maquinaria replicativa al huésped

Para De la Cruz, la colaboración entre centros en este terreno consiste en llegar a conocer la ruta específica de los plásmidos, a fin de poder conseguir estrategias de inhibición o de represión del movimiento de la ruta, y lograr nuevos fármacos. "El mundo bacteriano es un hábitat incomparable para el libre intercambio de ADN. En ese ámbito, los plásmidos son los principales protagonistas de la transferencia de ADN foráneo, y al tiempo que esto sucede aquéllos adaptan su maquinaria replicativa al huésped, de manera que se convierten en peligrosos elementos estables".

Garcillán y Espinosa coinciden con De la Cruz en que la investigación de nuevos antimicrobianos cesó hace ya dos décadas, y apenas hay nuevos en el mercado, dado que la industria se ha volcado en las enfermedades crónicas. No obstante, aseguran que el descubrimiento en los últimos años de nuevos plásmidos en diferentes huéspedes aporta una visión más general de los mecanismos implicados en la transferencia genética horizontal. "Los plásmidos, transposones y otros elementos genéticos móviles constituyen un importante reservorio de ADN -hasta un 20 por ciento del total del material genético-, que es compartido por las bacterias de un determinado ecosistema".

A su criterio, son también excelentes modelos para estudios básicos de interacciones macromoleculares (ADN, ARN, proteínas), control de la expresión génica, replicación y reparación del ADN, correlaciones estructurales y funcionales e interacciones con el huésped (fitness, adaptación, y estabilidad genética)".

• El estudio del material genético común es importante, porque hay genes implicados en resistencias a antibióticos y su dispersión

Diferentes procesos

Asimismo, el estudio de este material genético común -el denominado horizontal gene pool- es importante, porque en él se encuentran genes implicados en procesos tales como antibiótico-resistencias y su dispersión; factores de virulencia; transferencia de ADN procariótico a células eucarióticas; rutas biosintéticas de degradación de compuestos aromáticos o de fermentación láctica, etcétera. "Esto demuestra que el horizontal gene pool tiene relevancia básica, clínica, biotecnológica y medioambiental".

El encuentro de Santander ha puesto de relieve, según Fernando de la Cruz, la gran cantidad de plásmidos descritos hasta hace un par de años. La clasificación de las diferentes familias de relaxasas codificadas por plásmidos, y que ha sido realizada por De la Cruz, Garcillán y Vicky Francia, "da una idea de la importancia de estos elementos extracromosómicos en el mundo bacteriano, y su importancia en la dispersión horizontal de los plásmidos". Existen sin duda "obvias implicaciones en salud humana y animal, y biotecnológicas".

http://infecciosas-sida.diariomedico.com/2010/11/11/area-cientifica/especialidades/infecciosas-sida/plasmidos-orientaran-en-lucha-contra-resistencias


Thursday, October 21, 2010

La UC investiga la producción de biodiesel y bioetanol

Gabriel Moncalián Montes, profesor titular de Genética en la Universidad de Cantabria e investigador del Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria, conduce actualmente dos investigaciones de alto valor para el fomento de la producción y el consumo de bioetanol y de biodiesel. A partir de la modificación genética de diversos componentes, este químico estudia la forma de optimizar la obtención de biocarburantes.

Producción de bioetanol

El proyecto BioSos, Biorefinería Sostenible, en el que participan la división de biocarburantes de Sniace, GreenSource, tiene como objetivo producir bioetanol «a partir de los licores gastados de cocción de la fábrica Celltech del Grupo Sniace», explica Moncalián.
Consiste, continúa, «en utilizar el residuo resultante de la producción de celulosa textil como sustrato para la fermentación alcohólica».

Estos licores tienen un alto contenido de azúcares, de los cuales un 75% son pentosas, mientras que a partir de las levaduras industriales sólo se puede producir etanol de forma eficiente a partir de hexosas. La investigación que realiza Moncalián persigue «modificar genéticamente y adaptar las levaduras para que fermenten esas pentosas y producir bioetanol».

Para el desarrollo de este estudio, se ha habilitado un nuevo laboratorio en las instalaciones de Sniace en Torrelavega y, actualmente, hay dos investigadores trabajando en esta investigación. El proyecto BioSos está liderado por Abengoa Bioenergía Nuevas Tecnologías S.A. e integrado en el programa de Consorcios Estratégicos Nacionales en Investigación Técnica, Cenit-e. Además, está subvencionado por Cdti y apoyado por el Ministerio de Ciencia e Innovación.

Aceite en bacterias
Por otra parte, Moncalián dirige en la UC un proyecto para el estudio y la modificación de la síntesis de triglicéridos en bacterias. La base de esta investigación es la «modificación genética de la ruta de producción de aceite que presentan determinadas bacterias, lo que permitirá obtener aceites 'a la carta', bien para la posterior producción de biodiesel o para producir aceites nutraceuticos», expone Moncalián.
Además, el conocimiento detallado del proceso de formación de triglicéridos en bacterias permitirá incrementar la producción de aceite en otros microorganismos.

En esta dirección, el investigador de la UC colabora actualmente con el catedrático de Genética de la institución cántabra Fernando de la Cruz, en la optimización de la producción de aceite en cianobacterias. «La modificación genética de éstas permitirá producir biodiesel de nueva generación ya que, con la luz solar, transformarán directamente el CO2 de la atmósfera en aceite y no competirá con la producción de aceite vegetal para consumo humano», apunta Moncalián.

Biocarburantes en Cantabria

Sniace contará con una planta de producción de bioetanol en Torrelavega que estará operativa en 2013

Gabriel Moncalián, profesor de la UC e investigador del IBBTEC, explica que el uso de los biocarburantes va a permitir que «la energía para el transporte pueda ser producida por cada país consumidor, asegurando el suministro de carburantes y, al mismo tiempo, favoreciendo el desarrollo rural».

Además, prosigue, «tienen, a priori, una emisión neutra de gases de efecto invernadero, ya que el CO2 emitido en la combustión de los biocarburantes es el mismo que captan las plantas para producir los azúcares o el aceite».

Estas son las ventajas que actualmente presenta el uso de biocombustibles, pero como en cualquier moneda, existe una cara y una cruz. En este caso, la cruz toma la forma de retos, de inconvenientes a los que hay que dar solución.

Información completa:

http://www.eldiariomontanes.es/v/20101017/economia/innova-cantabria/biocarburantes-cantabria-20101017.html

Tuesday, October 12, 2010

Presentation of DNA 2.0 Portfolio

DNA2.0 Unlocks the Secrets of Optimized Gene Design

Breakthrough research by DNA2.0 has identified the design principles by which codons are used to maximize protein expression. The research (funded by NSF) has produced a set of design algorithms that reliably offers maximized expression yields for heterologous gene expression.

http://www.dna20.com/

Intergenomics Group. Molecular Biology Department. Universidad de Cantabria & Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC)

Monday, September 27, 2010

Workshop of Molecular Biology 2010

Workshop of Molecular Biology 2010
Aula 3, Facultad de Medicina, Universidad de Cantabria.
Final Program

Monday, September 27.
Dr. Philippe Marliere. President of the Scientific Advisory Board, Global Bioenergies, Evry, France.
“Automated evolution of micro-organisms and their genomes”

Tuesday, September 28.
Dr. Vladimir Kaberdin. Ikerbasque Research Professor. Dpto. de Inmunología, Microbiología y Parasitología, Fac. Ciencia y Tecnología, Universidad del País Vasco.
"Control of gene expression by riboregulators".

Wednesday, September 29.
Dr. Gabriel Moncalián. Prof. Titular de la UC.
Biotechnology for next generation fuels: Will biofuels be the solution for the energy crisis?

Thursday, September 30.

Dr. Andrés Moya. Prof. of Genetics. Instituto Cavanilles para la Biodiversidad y la Biología Evolutiva, Universidad de Valencia.
“Learning from minimal natural cells”

Friday, October 1.
Dr. Eva Yus. Centre for Genome Regulation, Barcelona.
"Sistems Biology of Microbial Metabolism"

Monday, October 4.
Dr. Victor de Lorenzo. Profesor de Investigación del CSIC. Environmental Microbiology Laboratory. Centro Nacional de Biotecnología, Madrid.
“Engineering bacteria for the Environment: from Genetic Engineering to Synthetic Biology”

Tuesday, October 5.
Dr. Jesús Sainz. Científico titular del CSIC. Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC), Santander.
“Genomics: Applications to Human Disease”

Wednesday, October 6.
Dr. Kepa Ruiz-Mirazo. Ramón y Cajal Fellow. Departamento de Lógica y Filosofía de la Ciencia, Universidad del País Vasco.

1) “Molecular and systemic perspectives on life and its origins”
2) “From vesicles to protocells: early steps towards living systems”

Thursday, October 7.
Dr. Luis Vielva. Prof Titular. Grupo de Tratamiento Avanzado de Señal. Dpto Ingeniería de Comunicaciones. Universidad de Cantabria.
“A physicist approach to biological regulation”

Friday, October 8.
Dr. Antonio Juarez. Catedrático de Microbiología. Universidad Central de Barcelona.
“Biotechnology of lactic acid bacteria”

Sunday, September 26, 2010

Innova Cantabria - Crecimiento del IBBTEC

En el caso del Instituto de Biomedicina y Biotecnología, los grupos que lo componen responden a una selección realizada a nivel internacional, por lo que «ya tienen una calidad contrastada», señala el vicerrector de la UC. Están desarrollando proyectos de farmacología, biología del desarrollo, biología molecular, bioquímica y temas relacionados con diversas enfermedades, entre otros. Su instalación en el Pctcán supondrá, según Gómez Sal, «la eclosión de toda su capacidad».

http://www.innovacantabria.com/component/content/article/44-noticias-innova-cantabria/2893-crecimiento-del-ibbtec

Tuesday, September 21, 2010

REDEEX

Los últimos avances en biología y genómica se abordan en la reunión REDEEX, organizada por la UC

La ETSIIT acoge este encuentro científico centrado en los elementos genéticos móviles


La Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación de la Universidad de Cantabria acoge entre hoy, lunes, y mañana, martes, la segunda reunión de REDEEX, grupo interuniversitario de investigación que trabaja en el campo de la biología molecular y la genómica. La cita comenzará esta tarde, a las 16.30 horas, en la sala de grados del centro (campus de Las Llamas, Santander), con una introducción a cargo de los organizadores: el catedrático de Genética Fernando de la Cruz (Departamento de Biología Molecular de la UC) y los investigadores Mapi Garcillán (Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria - IBBTEC) y Manuel Espinosa (CSIC).

Científicos de diversas universidades y centros de I+D+i españoles participarán en el encuentro, que abordará los últimos avances y retos de la biología de EGMs (elementos genéticos móviles), con el objetivo de actualizar conocimientos y favorecer la colaboración entre laboratorios que tengan intereses similares o complementarios. La reunión promoverá el debate de aspectos básicos relacionados con la propagación de las resistencias a antibióticos, la adaptación de los microorganismos a distintos ambientes ecológicos y el uso de elementos móviles con fines biotecnológicos.

El programa incluye una conferencia invitada prevista para esta tarde, a las 17 horas. Fernando Rojo, del Centro Nacional de Biotecnología, disertará sobre la integración de rutas metabólicas en redes de regulación global. A continuación se celebrarán cuatro sesiones científicas con los siguientes temas: “Replicación y estabilidad de plásmidos”, “Dispersión de EGMs: conjugación, transformación y transducción”, “Ecología, epidemiología y sistemática de EGMs” y “Plásmidos en acción: mecanismos, regulación génica, biología de sistemas, biotecnología…”.

Por último, Fernando de la Cruz y Manuel Espinosa expondrán las conclusiones del foro y abrirán el debate sobre nuevas ideas para la próxima reunión REDEEX. El evento de Santander ha estado financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y por la Consejería de Educación del Gobierno de Cantabria.

Monday, September 20, 2010

Los últimos avances en biología y genómica se abordan en la reunión REDEEX, organizada por la UC

SANTANDER, 20 Sep. (EUROPA PRESS) - 
   La Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación de la Universidad de Cantabria acoge entre este lunes y el martes la segunda reunión de REDEEX, grupo interuniversitario de investigación que trabaja en el campo de la biología molecular y la genómica.
   La cita comienza esta tarde, a las 16.30 horas, en la sala de grados del centro (campus de Las Llamas, Santander), con una introducción a cargo de los organizadores, el catedrático de Genética Fernando de la Cruz (Departamento de Biología Molecular de la UC) y los investigadores Mapi Garcillán (Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria - IBBTEC) y Manuel Espinosa (CSIC).
   Científicos de diversas universidades y centros de I+D+i españoles participarán en el encuentro, que abordará los últimos avances y retos de la biología de EGMs (elementos genéticos móviles), con el objetivo de actualizar conocimientos y favorecer la colaboración entre laboratorios que tengan intereses similares o complementarios.
   La reunión promoverá el debate de aspectos básicos relacionados con la propagación de las resistencias a antibióticos, la adaptación de los microorganismos a distintos ambientes ecológicos y el uso de elementos móviles con fines biotecnológicos.
   El programa incluye una conferencia invitada prevista para esta tarde, a las 17 horas. Fernando Rojo, del Centro Nacional de Biotecnología, disertará sobre la integración de rutas metabólicas en redes de regulación global. A continuación se celebrarán cuatro sesiones científicas con los temas 'Replicación y estabilidad de plásmidos', 'Dispersión de EGMs: conjugación, transformación y transducción', 'Ecología, epidemiología y sistemática de EGMs' y 'Plásmidos en acción: mecanismos, regulación génica, biología de sistemas, biotecnología'.
   Por último, Fernando de la Cruz y Manuel Espinosa expondrán las conclusiones del foro y abrirán el debate sobre nuevas ideas para la próxima reunión REDEEX. El evento de Santander está financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y por la Consejería de Educación del Gobierno de Cantabria.

Sunday, September 12, 2010

II Reunión REDEEX - Santander, 20-21 Septiembre 2010


http://www.redeex.unican.es/

Estimados colegas de REDEEX:

En la anterior reunión REDEEX acordamos que la siguiente reunión (o sea, ésta de Santander) estaría centrada mas en el debate de algunos temas calientes de la biología de EGMs que en la exposición de los resultados específicos de cada grupo. La razón fundamental es evitar repeticiones y conseguir que la reunión sea atractiva para todos, que podamos aprender más y, quizás, favorecer algunas colaboraciones entre laboratorios que tengan intereses similares o complementarios.

Es por ello que en esta ocasión os proponemos un programa dividido en una introducción, cuatro sesiones científicas, y una sesión de conclusiones. El formato concreto de cada sesión dependerá de los participantes que participen en ellas y queda a la espera que nos enviéis la información que os pedimos. En principio se podría pensar que cada sesión consistiría en 2-3 ponencias de 15 min, dedicadas a hacer una revisión del tema y a introducir el debate, seguidas de un debate entre todos, moderado por los ponentes de la sesión.

Las sesiones que se proponen inicialmente son:

* Presentación de la reunión y su logística por parte de los organizadores (lunes 20 16h30 a 17h) Fernando de la Cruz, Mapi Garcillán y Manuel Espinosa
* Conferencia invitada (lunes 17h a 18h) Fernando Rojo . Integración de rutas metabólicas en redes de regulación global ¿un condicionante para su transmisión horizontal?: el caso del plásmido TOL
* Replicación y estabilidad de plásmidos (lunes 18h a 20h). Coordinador: Ramón Díaz-Orejas
Ponentes:
o Ramón Díaz-Orejas Presentación de la mesa redonda con una reflexión general breve sobre replicación y estabilidad de plásmidos
o Manuel Espinosa Replicación: Consideraciones a la luz del "éxito editorial" de la temática de replicación en plásmidos, bacterias y eucariotas.
o Gloria del Solar Replicación plasmídica: control de replicación, rango de huesped y fitness molecular plásmido-huésped
o Miquel Coll Comentario sobre estructuras de interés relacionadas con la interacción entre las maquinaria replicativas de plásmidos y huésped /replisomas
o Fernando Baquero Replicación plasmidica/consideraciones poblacionales
o Juan Alonso Partición /acoplamiento entre modulos de replicación y estabilidad plasmídica a la luz del sistema wez
o Ramón Díaz-Orejas Sistemas TA revisitados/ interés y cuestiones abiertas
* Dispersión de EGMs: Conjugación, Transformación y Transducción (martes 9h a 11h)
Coordinador: José Penadés
Ponentes:
o Juan C Alonso Disección de la maquinaria de recombinación genética
o Miquel Coll Empaquetar ADN y cómo evitarlo
o Juan Imperial Replicon organization of the genome in soil proteobacteria
o José R Penadés Guerra evolutiva entre elementos móviles: SaPIs vs fagos
* Ecología, epidemiología y sistemática de EGMs (martes 11h30 a 13h30). Coordinador: Fernando Baquero
Ponentes:
o M. Victoria Francia Sistemática de plásmidos en microorganismos Gram positivos
o Teresa Coque Influencia de plásmidos Inc18 y pAD1 en la diseminación de resistencia a antibióticos en Enterococcus faecalis
o Bruno González Zorn Ecología y epidemiología de plásmidos en Pasteurella / Haemophilus
o Ferrán Navarro Ecología/ epidemiología/evolución de plásmidos en Enterobacterias resistentes a antibióticos
o Mapi Garcillán Sistemática y evolución de plásmidos en gamma-proteobacterias
* Plásmidos en acción: Mecanismos, Regulación génica, Biología de sistemas, Biotecnología, etc. (martes 16h30 a 19h). Coordinador: Rafael Giraldo
Ponentes:
o Fernando Rojo Expresión génica de EGMs en su contexto: regulación global y biología de sistemas
o Elena Cabezón Maquinarias macromoleculares en EGMs: posibles desarrollos biotecnológicos
o Bernardo Schvartzman "To Plasmid or not to Plasmid": ¿Siguen siendo los EGMs sistemas modelo válidos en el siglo XXI?
o Rafael Giraldo Los EGMs en la encrucijada de la biología sintética
* Conclusiones e ideas para la próxima reunión / solicitud (martes 19h a 20h) Fernando de la Cruz

MUY IMPORTANTE: Animamos a los que aún no se han registrado para que envíen este formulario y un pequeño resumen acerca de su línea actual de investigación. Agradecemos a todos de antemano vuestra rápida respuesta, que es necesaria para avanzar en la confección de un programa más detallado.

Thursday, September 2, 2010

Mobility of Plasmids

Chris Smillie, M. Pilar Garcillán-Barcia, M. Victoria Francia, Eduardo P. C. Rocha and Fernando de la Cruz

Institut Pasteur, Microbial Evolutionary Genomics, CNRS, URA2171, F-75015 Paris, France,1 UPMC Univ. Paris 06, Atelier de BioInformatique, F-75005 Paris, France,2 Departamento de Biología Molecular e Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC), Universidad de Cantabria-CSIC-IDICAN, C. Herrera Oria s/n, 39011 Santander, Spain,3 Servicio de Microbiología, Hospital Universitario Marqués de Valdecilla e Instituto de Formación e Investigación Marqués de Valdecilla (IFIMAV), Av. Valdecilla s/n, 39008 Santander, Spain4

Summary: Plasmids are key vectors of horizontal gene transfer and essential genetic engineering tools. They code for genes involved in many aspects of microbial biology, including detoxication, virulence, ecological interactions, and antibiotic resistance. While many studies have decorticated the mechanisms of mobility in model plasmids, the identification and characterization of plasmid mobility from genome data are unexplored. By reviewing the available data and literature, we established a computational protocol to identify and classify conjugation and mobilization genetic modules in 1,730 plasmids. This allowed the accurate classification of proteobacterial conjugative or mobilizable systems in a combination of four mating pair formation and six relaxase families. The available evidence suggests that half of the plasmids are nonmobilizable and that half of the remaining plasmids are conjugative. Some conjugative systems are much more abundant than others and preferably associated with some clades or plasmid sizes. Most very large plasmids are nonmobilizable, with evidence of ongoing domestication into secondary chromosomes. The evolution of conjugation elements shows ancient divergence between mobility systems, with relaxases and type IV coupling proteins (T4CPs) often following separate paths from type IV secretion systems. Phylogenetic patterns of mobility proteins are consistent with the phylogeny of the host prokaryotes, suggesting that plasmid mobility is in general circumscribed within large clades. Our survey suggests the existence of unsuspected new relaxases in archaea and new conjugation systems in cyanobacteria and actinobacteria. Few genes, e.g., T4CPs, relaxases, and VirB4, are at the core of plasmid conjugation, and together with accessory genes, they have evolved into specific systems adapted to specific physiological and ecological contexts.

Thursday, July 8, 2010

In vivo transmission of a plasmid coharbouring blaDHA-1 and qnrB genes between Escherichia coli and Serratia marcescens

Mata C., Mirò E., Mirelis B., Garcillán-Barcia M.P., de la Cruz F., Coll P., Navarro F.


Keywords:
  • plasmid-mediated β-lactamases;
  • plasmid-mediated quinolone resistance

  • relaxases;incompatibility groups;Enterobacteriaceae

Abstract  We report a Serratia marcescens and an Escherichia coli isolate simultaneously detected in the same patient. Both isolates showed susceptibility patterns suggestive of harbouring a plasmid-mediated AmpC β-lactamase (pACBL) and a plasmid-encoded quinolone resistance (PMQR). PCR-based replicon, MOB typing, plasmid profile and Southern hybridization analyses revealed that both isolates coharboured blaDHA-1 and qnrB genes on the same IncL/M-MOBP13 plasmid approximately 70 kb in size. Together with the fact that both plasmids were conjugative in the laboratory, these results strongly suggest that a horizontal transfer event could take place in vivo. This is the first report of an isolate of S. marcescens harbouring a pACBL. The only phenotypic method that suggests the presence of a pACBL in an isolate harbouring an inducible chromosomal AmpC enzyme is the observation of scattered colonies near the edge of the inhibition zones of some β-lactams. The presence of both resistance genes on the same plasmid and the reported increase in PMQR could perhaps explain the widespread distribution of blaDHA-1 genes.

Tuesday, June 8, 2010

Functional dissection of the conjugative coupling protein TrwB

de Paz H.D., Larrea D., Zunzunegui S., Dehio C., de la Cruz F., Llosa M

Abstract
The conjugative coupling protein TrwB is responsible for connecting the relaxosome to the type IV secretion system during conjugative DNA transfer of plasmid R388. It is directly involved in transport of the relaxase TrwC, and it displays an ATPase activity probably involved in DNA pumping. We designed a conjugation assay in which the frequency of DNA transfer is directly proportional to the amount of TrwB. A collection of point mutants was constructed in the TrwB cytoplasmic domain on the basis of the crystal structure of TrwB{Delta}N70, targeting the nucleotide triphosphate (NTP)-binding region, the cytoplasmic surface, or the internal channel in the hexamer. An additional set of transfer-deficient mutants was obtained by random mutagenesis. Most mutants were impaired in both DNA and protein transport. We found that the integrity of the nucleotide binding domain is absolutely required for TrwB function, which is also involved in monomer-monomer interactions. Polar residues surrounding the entrance and inside the internal channel were important for TrwB function and may be involved in interactions with the relaxosomal components. Finally, the N-terminal transmembrane domain of TrwB was subjected to random mutagenesis followed by a two-hybrid screen for mutants showing enhanced protein-protein interactions with the related TrwE protein of Bartonella tribocorum. Several point mutants were obtained with mutations in the transmembranal helices: specifically, one proline from each protein may be the key residue involved in the interaction of the coupling protein with the type IV secretion apparatus.

http://dx.doi.org/10.1002/bies.200900164

Friday, June 4, 2010

The Conjugative DNA Translocase TrwB Is a Structure-specific DNA-binding Protein


Matillla Inmaculada., Alfonso Carlos., Rivas Germán., Bolt Edward L., de la Cruz Fernando., Cabezon Elena.

Abstract

TrwB is a DNA-dependent ATPase involved in DNA transport during bacterial conjugation. The protein presents structural similarity to hexameric molecular motors such as F1-ATPase, FtsK, or ring helicases, suggesting that TrwB also operates as a motor, using energy released from ATP hydrolysis to pump single-stranded DNA through its central channel. In this work, we have carried out an extensive analysis with various DNA substrates to determine the preferred substrate for TrwB. Oligonucleotides with G-rich sequences forming G4 DNA structures were the optimal substrates for TrwB ATPase activity. The protein bound with 100-fold higher affinity to G4 DNA than to single-stranded DNA of the same sequence. Moreover, TrwB formed oligomeric protein complexes only with oligonucleotides presenting such a G-quadruplex DNA structure, consistent with stoichiometry of six TrwB monomers to G4 DNA, as demonstrated by gel filtration chromatography and analytical ultracentrifugation experiments. A protein-DNA complex was also formed with unstructured oligonucleotides, but the molecular mass corresponded to one monomer protein bound to one oligonucleotide molecule. Sequences capable of forming G-quadruplex structures are widespread through genomes and are thought to play a biological function in transcriptional regulation. They form stable structures that can obstruct DNA replication, requiring the action of specific helicases to resolve them. Nevertheless, TrwB displayed no G4 DNA unwinding activity. These observations are discussed in terms of a possible role for TrwB in recognizing G-quadruplex structures as loading sites on the DNA. 

http://dx.doi.org/10.1074/jbc.M109.084137

Saturday, May 15, 2010

Cantabria Campus Internacional


Cantabria has made the strategic decision to turn its Community into a “region of knowledge” to broaden its horizons of economic, social and cultural development in a context of growing and accelerated globalisation for the different fields of human activity.

The University of Cantabria (UC), which has encouraged and coordinated this collective project, together with the support of the Menéndez Pelayo International University (UIMP), puts forward the design of an International Campus of Excellence, capable of completely fitting in with the University Strategy 2015 to fulfil the objectives of quality, integration and optimisation necessary in higher education in our country.

This project is not presented as an exclusive aim of the University of Cantabria (UC) and the Menéndez Pelayo International University (UIMP), but rather as a Regional Project in which the University plays a central role, social options have been totally involved in supporting a Knowledge society as a distinctive sign of community identity.

Cantabria wants to specialise in Knowledge through planned and agreed transformation which represents the “Cantabria International Campus (Cantabria Campus Internacional)” and which has solid precedents. In the last four years and in collaboration with the Autonomous Government (through the pluri-annual Contract-Programme), the Menéndez Pelayo International University and practically all institutional, business and social agents, the University of Cantabria has been promoting a model of Integral Campus which has spread teaching, research and transmission potential, which now allows it to consider the practical and contrasted viability of the International Campus of Excellence which is presented.

The Cantabria International Campus means the maturing of a project which aims to seek excellence in education and the employability of its graduates; in research; in connection with local, national and global society; in the transfer of knowledge to private and public sectors; and in establishing cooperation networks with universities, scientific centres and companies, Spanish as well as foreign ones.

A University Project which is simultaneously a Community Project is presented; a project that is necessary for the sustainable development of Cantabria, pioneer because of its global commitment in the aggregation of management agents of knowledge, integrating public bodies as well as private ones, an innovator in processes and management through new organisational structures, which look for solutions and results through modernisation, internationalisation and excellence. The institutional commitment of all sectors becomes a reality with the solemn signing of the Agreement in the Parliament of Cantabria, an institution which represents the whole society.

Strategic ObjectivesThe idea of the Cantabria International Campus, which is summarised on the following page, allows it to establish those objectives which will permit it to reach the established vision, starting out from the strategic plans. In the following chart, these objectives are associated with the strategic plans, complying with the generically required objectives, as commented in the stated conditions of the examination.
PLANS AND STRATEGIC OBJECTIVES
HUMAN RESOURCES

To favour staff talent (capability, competitiveness) through educational activities and using necessary resources

INFRASTRUCTURES AND EQUIPMENT

To physically transform the university campus into a high-value architectural and environmental surrounding, adapted to academic needs and services of Cantabria International Campus, integrated in a functional way with its surroundings.

MANAGEMENT

To extend quality management in order to provide efficient Campus services.

FUNCTIONAL

PLANS AND STRATEGIC OBJECTIVES
EDUCATION AND TRAINING

To place education (training) at a level of international excellence through plans of improvement which favour solid education, as well as generating and attracting talent.

RESEARCH

To place basic and applied research at a level of international excellence through support and improvement actions which favour acquiring knowledge and attracting and stimulating talent.

TRANSFER

To favour economic development and development in values in society through an efficient transfer of knowledge acquired from research results.

GUIDELINES BY SECTOR

PLANS AND STRATEGIC OBJECTIVES
STRATEGIC AREAS

To consolidate areas in excellence with a highly-added value and international renown, capable of attracting intellectual and material resources and of creating local development.

http://www.cantabriacampusinternacional.com/en/

Intergenomics Group - Prof. Fernando de la Cruz Laboratory

Wednesday, May 5, 2010

Cristina Garmendia: El instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria es un ejemplo en España

Garmendia cree que el Instituto de Biomedicina es un ejemplo en España 4-5-2010

La investigación se centrará en infecciones, cáncer, enfermedades del sistema nervioso y biotecnología en biocombustibles

«Símbolo de los nuevos referentes que necesita nuestro país en materia de investigación». Así definió ayer la ministra de Ciencia y Tecnología, Cristina Garmendia, al Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (Ibbtec) cuya sede estará concluida en agosto de 2011. Un proyecto que situará a la región en la vanguardia de la investigación en oncología, inmunología y enfermedades infecciosas, con 25 grupos de trabajo y 200 empleados que aspiran no sólo a nuevos descubrimientos sanitarios sino a su aplicación a la industria. Quiere ser foco de atracción para empresas de base biológica, especialmente las de los sectores farmacéutico, biotecnológico y agroalimentario.
El Ibbtec nació en 2007 y aunque aún no tiene su sede concluida ya cuenta con trece grupos de investigación trabajando en dependencias de la Universidad de Cantabria. Se trata de un centro mixto, de titularidad compartida por el Gobierno de Cantabria, la Universidad y el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
Garmendia visitó ayer la marcha de las obras -cuya primera piedra colocó hace un año- acompañada del presidente regional, Miguel Ángel Revilla; de la vicepresidenta, Dolores Gorostiaga; y los consejeros de Industria y Sanidad, Juan José Sota y Luis Truan, respectivamente, además del rector de la Universidad de Cantabria, Federico Gutiérrez Solana; el presidente de CSIC, Rafael Rodrigo, y el alcalde de Santander, Íñigo de la Serna, entre otras autoridades.
Ángel Pazos, director del Ibbtec, fue el encargado de explicar sus retos y objetivos, y entre éstos apostó por conjugar dos, el biomédico e investigador, aprovechando la ubicación del centro junto al Hospital Valdecilla y la Facultad de Medicina; y el desarrollo de la aplicación biotecnológica, no sólo en el campo de la medicina sino en lo que denominó, la 'biotecnología blanca', uno de cuyos ejemplos pueden ser los biocombustibles.
Más apoyo institucional
Pazos advirtió que los próximos años serán críticos para determinar el potencial del Instituto que, dijo, «necesitará un fuerte apoyo institucional para su éxito. Estamos sólo al principio y vienen 'malos tiempos para la lírica' pero necesitamos mucho apoyo».
La ministra destacó que para poder competir en el ámbito internacional, los centros tienen que estar especializados y deben contar con la cooperación entre instituciones y abogó por proyectos que garanticen que el conocimiento llegue al tejido productivo. Afirmó que todos los institutos que trabajen en la excelencia científica tendrán el apoyo del Ministerio y felicitó al Gobierno de Cantabria por su especialización y su visión de trabajo en dos ámbitos claves para la economía española: el conocimiento y las energías renovables.
En este sentido, Revilla resaltó que el Ibbtec y el Instituto de Hidráulica Ambiental, ubicado junto a él y cuyas obras también visitaron, son «dos hitos pioneros en España, de vanguardia nacional e internacional. Yo creo que son el camino».
El Ibbtec centrará su actividad en dos líneas de conocimiento: la señalización celular, para profundizar en la comunicación entre las células y su alteración cuando se produce una enfermedad, los estudios moleculares sobre los mecanismos del cáncer, los genes que influyen o la identificación de 'dianas' para posibles tratamientos oncológicos; y la microbiología molecular y celular.
Ésta última está orientada al estudio de las características de los microorganismos y su posible uso como herramientas biotecnológicas, con fines tanto médicos como industriales. El estudio de microorganismos y su capacidad de infectar, y los mecanismos de resistencia a los antibióticos serán otros de los estudios.
De los 13 millones de euros en inversión que supone la puesta en marcha del Ibbtec, el CSIC asume alrededor de 7 millones, destinados a la construcción del edificio, mientras que el Gobierno de Cantabria y la UC correrán con los gastos de equipamiento, con una aportación inicial de tres millones cada uno.

http://www.eldiariomontanes.es/pg060110/portada.html

Thursday, April 8, 2010

Numbers on the edges: A simplified and scalable method for quantifying the Gene Regulation Function


  1. Raul Fernandez-Lopez, 
  2. Irene del Campo, 
  3. Raúl Ruiz, 
  4. Val Lanza, 
  5. Luis Vielva, 
  6.  Fernando de la Cruz
    1. Abstract


      The gene regulation function (GRF) provides an operational description of a promoter behavior as a function of the concentration of one of its transcriptional regulators. Behind this apparently trivial definition lies a central concept in biological control: the GRF provides the input/output relationship of each edge in a transcriptional network, independently from the molecular interactions involved. Here we discuss how existing methods allow direct measurement of the GRF, and how several trade-offs between scalability and accuracy have hindered its application to relatively large networks. We discuss the theoretical and technical requirements for obtaining the GRF. Based on these requirements, we introduce a simplified and easily scalable method that is able to capture the significant parameters of the GRF. The GRF is able to predict the behavior of a simple genetic circuit, illustrating how addressing the quantitative nature of gene regulation substantially increases our comprehension on the mechanisms of gene control.



Sunday, March 7, 2010

Relaxase DNA binding and cleavage are two distinguishable steps in conjugative DNA processing that involve different sequence elements of the nic site

Lucas M., González-Pérez B., Cabezas M., Moncalian G., Rivas G., de la Cruz F.

TrwC, the relaxase of plasmid R388, catalyzes a series of concerted DNA cleavage and strand transfer reactions on a specific site (nic) of its origin of transfer (oriT). nic contains the cleavage site and an adjacent inverted repeat (IR2). Mutation analysis in the nic region indicated that recognition of the IR2 proximal arm and the nucleotides located between IR2 and the cleavage site were essential for supercoiled DNA processing, as judged either by in vitro nic cleavage or by mobilization of a plasmid containing oriT. Formation of the IR2 cruciform and recognition of the distal IR2 arm and loop were not necessary for these reactions to take place. On the other hand, IR2 was not involved in TrwC single-stranded DNA processing in vitro. For single-stranded DNA nic cleavage, TrwC recognized a sequence embracing six nucleotides upstream of the cleavage site and two nucleotides downstream. This suggests that TrwC DNA binding and cleavage are two distinguishable steps in conjugative DNA processing and that different sequence elements are recognized by TrwC in each step. IR2-proximal arm recognition was crucial for the initial supercoiled DNA binding. Subsequent recognition of the adjacent single-stranded DNA binding site was required to position the cleavage site in the active center of the protein so that the nic cleavage reaction could take place.