Programes de Recerca
Biologia Estructural i Computacional
Biologia estructural de proteïnes, àcids nucleics i els seus complexos
Miquel Coll
Investigador Principal
Professor (IBMB-CSIC)
Tel Oficina : +34 93 403 49 51
correu-e : miquel.coll
irbbarcelona.org
Introducció
La nostra recerca es centra en l’estructura tridimensional de les proteïnes, els àcids nucleics i els seus complexos, amb l’objectiu d’aprofundir en els nostres coneixements sobre diversos mecanismes essencials per a la cèl·lula.
Utilitzem diverses tècniques de biologia molecular i de biologia estructural, amb èmfasi en la cristal·lografia de difracció de raigs X. El nostre enfocament sovint s’inicia amb la clonació de gens rellevants i amb l’expressió i purificació de proteïnes codificades. Les proteïnes, els àcids nucleics i els seus complexos són posteriorment cristal·litzats i analitzats per difracció de raigs X, fent servir radiació de sincrotró. El resultat final és una visualització detallada de les estructures 3D a resolució atòmica.
Camps d'Investigació
Analitzem els sistemes relacionats amb la transferència horitzontal de gens que implica la translocació de l’ADN a través de les membranes cel·lulars. A més, ens centrem en els mecanismes regulatoris de l’expressió gènica i en els mecanismes de control de la replicació d’ADN. També estudiem estructures úniques d’ADN, com ara entrecreuaments d’ADN, i nous fàrmacs dirigits a l’ADN.
Línies de Recerca
Control de la replicació d’ADN: Els plasmidis són molècules d’ADN extra-cromosomal que es repliquen de manera autònoma. En els bacteris patogènics, els plasmidis poden ser portadors de gens de resistència als antibiòtics. La replicació de plasmidis és controlada per productes gènics codificats en el mateix plasmidi. En col·laboració amb Manuel Espinosa i Gloria del Solar (CIB-CSIC), en l’actualitat estem estudiant aquest sistema en els plasmidis de Streptococcus.
Transferència horitzontal de gens: La conjugació és la ruta principal per a la transferència horitzontal de gens en els bacteris, i és responsable de l’expansió de la resistència als antibiòtics. Durant la conjugació, l’ADN plàsmid és processat i transportat a través de les membranes cel·lulars entre els bacteris. El relaxosoma és un complex d’ADN-proteic format per diverses proteïnes i un segment d’ADN anomenat Origen de Transferència (Origin on Transfer). El complex de transport és un ensamblatge de multiproteïnes transmembranes. En col·laboració amb Fernando de la Cruz (Universitat de Cantàbria), estem estudiant aquest sistema en el plasmidi R388 d’E. Coli.
Empaquetament de l’ADN als virus: Les proteïnes portals o connectors són grans proteïnes multimèriques que participen en l’empaquetament de l’ADN dins de les càpsides virals durant la seva maduració. Amb l’ajut d’altres proteïnes, traslladen l’ADN a través d’un vèrtex de la càpside. En col·laboració amb José L. Carsacosa i José María Valpuesta (CNB-CSIC), actualment estem estudiant diversos connectors i altres proteïnes d’empaquetament d’ADN relacionades.
Regulació de la transcripció: Estudiem diversos factors de transcripció i els seus complexos amb altres proteïnes i regions promotores d’ADN. En col·laboració amb Margarita Salas (CBM-CSIC), en el bacteriòfag φ29, examinem el regulador transcripcional p4, que actua com a interruptor entre l’expressió gènica primerenca i tardana durant el cicle d’infecció. En E. coli, ens centrem en l’activador transcripcional PhoB, un activador de resposta del sistema de transducció de senyals de dos components que controla l’expressió de més de 40 gens relacionats en l’assimilació de fosfats.
Estructura de l’ADN i les interaccions de fàrmacs en l’ADN: S’estan analitzant estructures d’ADN úniques, tals com entrecreuaments de 3 i 4 cadenes d’ADN implicades en la recombinació de l’ADN i altres processos. També estem estudiant nous fàrmacs d’unió a l’ADN que apuntin a aquestes estructures peculiars i altres fàrmacs específics de seqüència.
Maquinària de replicació viral: En el consorci europeu de genòmica estructural VIZIER, actualment s’estan caracteritzant estructuralment els enzims de replicació i proteïnes anciliàries dels virus de l’ARN patogènic humà. L’objectiu final és proveir eines per al descobriment de nous agents antivirals.
Complexos proteics, regulació epigenètica i càncer: Com a membre del consorci europeu 3-D REPERTOIRE i coordinador del consorci espanyol de genòmica estructural GENES, el nostre grup estudia diversos complexos proteics i maquinàries moleculars, alguns dels quals estan implicats en el control epigenètic de l’expressió gènica. Algunes de les proteïnes que estem analitzant són dianes terapèutiques contra el càncer.
Finançament
Aquest grup de recerca rep finançament de les següents institucions:
- Unió Europea
- Ministerio de Educación y Ciencia
- Ministerio de Industria, Turismo y Comercio
- Generalitat de Catalunya
- Fundació La Marató de TV3
