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.

http://www.europapress.es/cantabria/innova-00238/noticia-ultimos-avances-biologia-genomica-abordan-reunion-redeex-organizada-uc-20100920134303.html

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.

Mobility of Plasmids

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

Microbiology and Molecular Biology Reviews, September 2010, p. 434-452, Vol. 74, No. 3

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.

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 bla_DHA-1 and qnrB genes on the same IncL/M-MOB_P13 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 bla_DHA-1 genes.

http://dx.doi.org/10.1111/j.1574-6968.2010.01980.x

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 TrwBN70, 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

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

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

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

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, 
 Fernando de la Cruz
6. 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.

      
      

      
      

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

1. 
   

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.

J. Biol. Chem. 2010, 285 (12), 8918-8926

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.