ABC ATPase signature helices in Rad50 link its nucleotide state to the Mre11 interface for DNA double-strand break repair

La prestigiosa revista científica “Nature Structural and Molecular Biology” (NSMB) publica, en su edición digital, un artículo sobre la reparación del ADN que está firmado por varios investigadores, entre ellos el profesor de Genética de la Universidad de Cantabria Gabriel Moncalián Montes.

Titulado “ABC ATPase signature helices in Rad50 link its nucleotide state to the Mre11 interface for DNA double-strand break repair” doi:10.1038/nsmb.2038, el texto de investigación describe cómo se produce la interacción entre las proteínas Mre11 y Rad50 y su implicación en la reparación de ADN con roturas en la doble cadena. La publicación tiene uno de los índices de impacto más elevado de entre las revistas especializadas que cubren las disciplinas de biofísica.

La reparación del ADN es un proceso esencial para la supervivencia de la célula al protegerla de mutaciones perjudiciales. Estas mutaciones en la molécula de ADN pueden alterar la lectura de la información codificada en sus genes, por lo que el proceso de reparación del ADN debe estar continuamente operativo y así corregir el daño de forma inmediata. Rad50 y Mre11 son dos de las proteínas que actúan en el proceso de reparación de roturas de ADN de cadena doble por recombinación homóloga, usando cadenas complementarias no dañadas como molde para restaurar la dañada.

Ambas proteínas participan en la conexión y alineamiento de los extremos del ADN cortado de forma coordinada gracias a la interacción observada por primera vez en las estructuras descritas en el artículo de NSMB. Así, estos resultados podrían tener gran importancia en el desarrollo de pequeñas moléculas que eviten esta interacción, haciendo que las células cancerosas sean más sensibles al tratamiento tradicional al inhibir las rutas de reparación del ADN dañado.

ESTUDIO DE PROTEÍNAS

La estructura tridimensional del complejo Rad50-Mre11 fue resuelta por Gabriel Moncalián durante su estancia posdoctoral en el laboratorio del doctor John Tainer en el Instituto Scripps de La Jolla (California, Estados Unidos) y en los sincrotrones de Berkeley y Stanford, también en California. Para ello utilizó la técnica de difracción de rayos X de cristales de proteína, principal método de obtención de información estructural en el estudio de proteínas. Moncalián usó radiación de rayos X producida en un sincrotrón (acelerador de electrones) debido a su alta intensidad y posibilidad de modificar su longitud de onda.

Actualmente, Gabriel Moncalián es el investigador principal del sub-grupo de investigación “Ingeniería de Proteínas” en el Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC), donde continúa realizando estudios de estructura de proteínas, utilizando para ello el soporte científico del sincrotrón europeo ESRF de Grenoble (Francia). El grupo de I+D+i está estudiando actualmente la modificación de dos tipos de proteínas, las de unión a ADN y las implicadas en la síntesis de triglicéridos), para ampliar el conocimiento de sus mecanismos de acción y modificar su función con fines biotecnológicos. Para la ingeniería de proteínas de unión a ADN, el equipo de Moncalián trabaja en colaboración con el doctor Fernando de la Cruz, también del IBBTEC, en la modificación de diversas proteínas que controlan el paso de información genética de una célula a otra.

En cuanto a la ingeniería de proteínas de síntesis de triglicéridos, el grupo está estudiando las diacilgliceroltransferasas de diversos organismos para modificar la composición final de triglicéridos de estos organismos, gracias a un proyecto de investigación financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación.

Además, Gabriel Moncalián continúa implicado en el estudio de la reparación de roturas de ADN de doble cadena en colaboración con el grupo del doctor Tainer. En mayo de este año comenzará una estancia de tres meses en el laboratorio del Instituto Scripps para caracterizar estructuralmente otra de las proteínas implicadas en la reparación del ADN.

http://www.europapress.es/salud/investigacion-00669/noticia-describen-interaccion-dos-proteinas-implicacion-reparacion-roturas-adn-doble-cadena-20110329125957.html

http://www.actualidaduniversitaria.com/tag/ibbtec/

Madrid+D - Enzima de estructura cristalina desconocida revela relaciones inesperadas

Ante las dificultades de cristalizar el enzima fosfofructokinasa de músculo humano para obtener su estructura tridimensional mediante difracción de rayos X, investigadores del Departamento de Bioquímica de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (UAM-CSIC) y el Centro Nacional de Biotecnología (CNB) han analizado esta proteína mediante microscopia electrónica, encontrándose con una estructura inesperada.

La fosfofructokinasa (PFK) es un enzima cuya actividad es esencial para controlar el consumo de glucosa en la generalidad de los organismos vivos. Esto es posible a través de una serie de mecanismos de regulación cuya base estructural se ha establecido en bacterias, pero no en mamíferos, donde este enzima posee un grado de complejidad considerablemente superior y aún se carece de datos de cristalografía de rayos X.

Reconstrucción tridimensional de PFK-M mediante ME y ajuste de PFK bacteriana (en colores) en cada dímero del enzima de mamíferos

En un reciente artículo publicado en The FASEB Journal, los investigadores Ignacio Arechaga, Oscar H. Martínez-Costa, Cristina Ferreras, José L. Carrascosa y Juan J. Aragón han examinado la estructura de PFK de músculo en presencia del substrato fructosa 6-P a través de microscopia electrónica (ME) a una resolución de 1,8 nm, representando la primera reconstrucción tridimensional de una PFK de mamíferos. El volumen reconstituido de PFK-M corresponde a una molécula alargada con cuatro subunidades de idéntica secuencia aminoacídica, un homotetrámero, que se organiza en dos dímeros.

El análisis de las imágenes y la reconstrucción tridimensional mostraron que, sorprendentemente, uno de los dímeros contiene un llamativo canal central que está ausente en el dímero opuesto. En consecuencia, el tetrámero posee un tipo de simetría, C2 a lo largo de su eje mayor, diferente de la simetría D2 asumida hasta ahora.

La estructura revela, pues, que ambos dímeros se encuentran en conformaciones marcadamente diferentes: abierta en el que posee la cavidad central y cerrada en el adyacente, lo que constituye una estructura tridimensional poco común.

El ajuste de la estructura atómica del enzima de bacterias en el modelo obtenido por ME ha sugerido que solamente el dímero en conformación cerrada puede contener sitios catalíticos para unir normalmente el substrato fructosa 6-P y sitios de unión para el regulador fructosa 2,6-P2, mientras que esos sitios no parecen ser funcionales en el dímero en conformación abierta debido a la amplia separación impuesta por el canal central. La estructura encontrada puede tener, por tanto, implicaciones de gran trascendencia para la función de este enzima en la regulación del metabolismo energético de mamíferos.

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 functions, en FASEB J. December 2010 24:4960-4968; published ahead of print August 23, 2010, doi:10.1096/fj.10-165845

http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=47854

El futuro de la biomedicina - Suplemento dedicado al Parque Científico y Tecnológico de Cantabria (PCTCAN) en El Diario Montañés

El Parque Científico y Tecnológico será también el emplazamiento del Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (Ibbtec), cuya construcción, a cargo del Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), avanza en la zona oeste del parque. Dos centenares de profesionales y 25 grupos de investigación integrarán este organismo que nace con el objetivo de contribuir al avance de la investigación y del desarrollo tecnológico en materia de Biomedicina y Biotecnología con una dimensión internacional. Asimismo, desde el instituto se promoverá la cooperación con el sector industrial, desarrollando los servicios y mecanismos de transferencia de tecnología precisos para ello. Las áreas de investigación que desarrollará son las de la biología del desarrollo, neurobiología, señalización molecular, microbiología molecular y genómica y biocomputación.

El edificio, que se proyecta como un cubo perforado de color blanco irisado, tendrá una superficie construida de 5.611,28 m2, repartidos entre el sótano, que albergará los almacenes, laboratorios y estabulario, y tres plantas sobre rasante, en las que se distribuirán los laboratorios generales y de apoyo. La planta baja se destinará al área de relación con las empresas, salón de actos, administración, dirección y área de descanso.

Edificio Salia

En una parcela próxima a la del Ibbtec se levanta el edificio Salia, que en un futuro próximo contará con un volumen semejante en diseño, superficie y características, ya conocido como Bisalia. Ambos están promovidos por el Pctcan y su uso será principalmente de oficinas –para venta o alquiler de empresas–. Consta de cinco plantas más el sótano, con una superficie total construida de 4.989,84 m2. La diferenciación entre ambos vendrá determinada por el color de sus alzados Este y Oeste, donde están proyectadas fachadas ventiladas tradicionales revestidas con placas de resina termoendurecibles –naranjas en un caso y verde en el otro–. El objetivo del diseño elegido es dotar a estas instalaciones de una imagen propia, acorde con el uso tecnológico que albergan, así como priorizar los aspectos funcionales, de modularidad y flexibilidad de uso.

http://www.eldiariomontanes.es/20110326/local/cantabria-general/futuro-biomedicina-201103260124.html

y Viaje a las entrañas del Parque Tecnológico
http://www.eldiariomontanes.es/20110325/local/cantabria-general/viaje-entranas-parque-tecnologico-201103260058.html

Blueprint for a minimal photoautotrophic cell: conserved and variable genes in Synechococcus elongatus PCC 7942

Luis Delaye, Carmen M González-Domenech, María P Garcillán-Barcia, Juli Peretó, Fernando de la Cruz  and Andrés Moya

1  Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva, Universitat de València, Valencia, Spain

2  Departamento de Ingeniería Genética CINVESTAV-Irapuato, Km. 9.6 Libramiento Norte, Carretera Irapuato-León, 36821 Irapuato, Guanajuato, México

3  Facultad de Farmacia, Universidad de Granada, Granada, Spain

4  Departamento de Biología Molecular e Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC), Universidad de Cantabria-CSIC-IDICAN, Santander, Spain

5  Departament de Bioquimica i Biologia Molecular, Universitat de València, València, Spain

6  Departament de Genètica, Universitat de València, València, Spain

Abstract

Background

Simpler biological systems should be easier to understand and to engineer towards pre-defined goals. One way to achieve biological simplicity is through genome minimization. Here we looked for genomic islands in the fresh water cyanobacteria Synechococcus elongatus PCC 7942 (genome size 2.7 Mb) that could be used as targets for deletion. We also looked for conserved genes that might be essential for cell survival.

Results

By using a combination of methods we identified 170 xenologs, 136 ORFans and 1401 core genes in the genome of S. elongatus PCC 7942. These represent 6.5%, 5.2% and 53.6% of the annotated genes respectively. We considered that genes in genomic islands could be found if they showed a combination of: a) unusual G+C content; b) unusual phylogenetic similarity; and/or c) a small number of the highly iterated palindrome 1 (HIP1) motif plus an unusual codon usage. The origin of the largest genomic island by horizontal gene transfer (HGT) could be corroborated by lack of coverage among metagenomic sequences from a fresh water microbialite. Evidence is also presented that xenologous genes tend to cluster in operons. Interestingly, most genes coding for proteins with a diguanylate cyclase domain are predicted to be xenologs, suggesting a role for horizontal gene transfer in the evolution of Synechococcus sensory systems.

Conclusions

Our estimates of genomic islands in PCC 7942 are larger than those predicted by other published methods like SIGI-HMM. Our results set a guide to non-essential genes in S. elongatus PCC 7942 indicating a path towards the engineering of a model photoautotrophic bacterial cell.