Biologia estructural de complexos de proteïnes i àcids nucleics, i màquines moleculars
Miquel Coll
Cap de Grup
Professor (IBMB-CSIC)
Tel Oficina : +34 93 40 34951
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
Més informació
Biologia estructural de complexos de proteïnes i àcids nucleics, i màquines moleculars
Molecular architecture of the Mn2+-dependent lactonase UlaG reveals an RNase-like metallo-beta-lactamase fold and a novel quaternary structure
Garces F, Fernández FJ, Montellà C, Penya-Soler E, Prohens R, Aguilar J, Baldomà L, Coll M, Badia J and Vega MC
J Mol Biol, 398 (5), 715-729 (2010)
Self-assembly of functionalizable two-component 3D DNA arrays through the induced formation of DNA three-way-junction branch points by supramolecular cylinders
Boer DR, Kerckhoffs JM, Parajo Y, Pascu M, Usón I, Lincoln P, Hannon MJ and Coll M
Angew Chem Int Ed Engl, 49 (13), 2336-2339 (2010)
Human mitochondrial mTERF wraps around DNA through a left-handed superhelical tandem repeat
Jiménez-Menéndez N, Fernández-Millán P, Rubio-Cosials A, Arnan C, Montoya J, Jacobs HT, Bernadó P, Coll M, Usón I and Solà M
Nat Struct Mol Biol, 17 (7), 891-893 (2010)
The structure of RNA-free Rho termination factor indicates a dynamic mechanism of transcript capture
Canals A, Usón I and Coll M
J Mol Biol, 400 (1), 16-23 (2010)
Structure and inhibition of herpesvirus DNA packaging terminase nuclease domain
Nadal M, Mas PJ, Blanco AG, Arnan C, Solà M, Hart DJ, Coll M.
Proc Natl Acad Sci U S A, 107 (37), 16078-16083 (2010)
Cloning, expression, purification and crystallization of the Rho transcription termination factor from Thermotoga maritima
Canals A and Coll M
Protein Expr Purif, 65 (2), 174-178 (2009)
DNA-binding drugs caught in action: the latest 3D pictures of drug-DNA complexes
Boer DR, Canals A and Coll M
Dalton Trans, 3, 399-414 (2009)
Plasmid replication initiator RepB forms a hexamer reminiscent of ring helicases and has mobile nuclease domains
Boer DR, Ruíz-Masó JA, López-Blanco JR, Blanco AG, Vives-Llàcer M, Chacón P, Usón I, Gomis-Rüth FX, Espinosa M, Llorca O, Del Solar G and Coll M
EMBO J, 28 (11), 1666-1678 (2009)
DNA-binding drugs caught in action: the latest 3D pictures of drug-DNA complexes
Boer DR, Canals A and Coll M
Dalton Trans, 3 (399), 414 (2009)
Molecular Machinery for DNA Translocation in Bacterial Conjugation
Russi S, Boer R and Coll M
Plasmids: Current Research and Future Trends. Horizon Scientific Press, London. ISBN: 978-1-904455-35-6 (2008)
Quaternary structural transitions in the DeoR-type repressor UlaR control transcriptional readout from the L-ascorbate utilization regulon in Escherichia coli
Garces F, Fernández FJ, Gómez AM, Pérez-Luque R, Campos E, Prohens R, Aguilar J, Baldomà L, Coll M, Badía J and Vega MC
Biochemistry, 47 (44), 11424-11433 (2008)
The VIZIER project: preparedness against pathogenic RNA viruses
Coutard B, Gorbalenya AE, Snijder EJ, Leontovich AM, Poupon A, De Lamballerie X, Charrel R, Gould EA, Gunther S, Norder H, Klempa B, Bourhy H, Rohayem J, L'hermite E, Nordlund P, Stuart DI, Owens RJ, Grimes JM, Tucker PA, Bolognesi M, Mattevi A, Coll M, Jones TA, Aqvist J, Unge T, Hilgenfeld R, Bricogne G, Neyts J, La Colla P, Puerstinger G, Gonzalez JP, Leroy E, Cambillau C, Romette JL and Canard B
Antiviral Res, 78 (1), 37-46 (2008)
Quaternary structural transitions in the DeoR-type repressor UlaR control transcriptional readout from the L-ascorbate utilization regulon in Escherichia coli
Garces F, Fernández FJ, Gómez AM, Pérez-Luque R, Campos E, Prohens R, Aguilar J, Baldomà L, Coll M, Badía J and Vega MC
Biochemistry, 44 (11424), 11433 (2008)
Overproduction, crystallization and preliminary X-ray analysis of the putative L-ascorbate-6-phosphate lactonase UlaG from Escherichia coli
Garces F, Fernández FJ, Pérez-Luque R, Aguilar J, Baldomà L, Coll M, Badía J and Vega MC
Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun, 64 (Pt1), 36-38 (2008)
The VIZIER project: Preparedness against pathogenic RNA viruses
Coutard B, Gorbalenya AE, Snijder EJ, Leontovich AM, Poupon A, De Lamballerie X, Charrel R, Gould EA, Gunther S, Norder H, Klempa B, Bourhy H, Rohayem J, L'hermite E, Nordlund P, Stuart DI, Owens RJ, Grimes JM, Tucker PA, Bolognesi M, Mattevi A, Coll M, Jones TA, Aqvist J, Unge T, Hilgenfeld R, Bricogne G, Neyts J, La Colla P, Puerstinger G, Gonzalez JP, Leroy E, Cambillau C, Romette JL, Canard B.
Antiviral Res (2007)
Overproduction, crystallization and preliminary X-ray analysis of the putative L-ascorbate-6-phosphate lactonase UlaG from Escherichia coli
Garces F, Fernández FJ, Pérez-Luque R, Aguilar J, Baldomà L, Coll M, Badía J, Vega MC
Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun (2007)
The cofactor-induced pre-active conformation in PhoB.
Solà M, Drew DL, Blanco AG, Gomis-Rüth FX, Coll M.
Acta Crystallogr D Biol Crystallogr, 62 (Pt 9), 1046-1057 (2006)
The structure of phage φ29 transcription regulator p4-DNA complex reveals an N-hook motif for DNA binding
Badia D, Camacho A, Pérez-Lago L, Escandón C, Salas M &Coll M
Molecular Cell, 22, 73-81 (2006)
Molecular recognition of a three-way DNA junction by a metallo-supramolecular helicate
Oleksi A, Blanco AG, Boer R, Usón I, Aymamí J, Rodger A, Hannon MJ & Coll M
Angewandte ChemieInt., 45, 1227-1231 (2006)
Unveiling the molecular mechanism of a conjugative relaxase: The structure of TrwC complexed with a 27-mer DNA comprising the recognition hairpin and the cleavage site
Boer R, Russi S, Guasch A, Lucas M, Blanco AG, Pérez-Luque R, Coll M and De la Cruz F
J Mol Biol., 358, 857-869 (2006)
Application of the use of high-throughput technologies to the determination of protein structures of bacterial and viral pathogens
Fogg MJ, Alzari P, Bahar M, Bertini I, Betton JM, Burmeister WP, Cambillau C, Canard B, Carrondo M, Coll M, Daenke S, Dym O, Egloff MP, Enguita FJ, Geerlof A, Haouz A, Jones TA, Ma Q, Manicka SN, Migliardi M, Nordlund P, Owens RJ, Peleg Y, Schneider G, Schnell R, Stuart DI, Tarbouriech N, Unge T, Wilkinson AJ, Wilmanns M, Wilson KS, Zimhony O, and Grimes JM
Acta Crustallogr D Biol Crystallogr, 62, 1196-1207 (2006)
The X-ray crystal structures of two constitutively active mutants of the E. coli PhoB receiver domain give insights into activation
Arribas-Bosacoma R, Kim S-K, Ferrer-Orta C, Blanco AG, Pereira P JB, Gomis-Rüth X, Wanner BL, Coll M and Solà M
J Mol Biol., 366, 626-641 (2006)
Cut and Move: Protein Machinery for DNA Processing in Bacterial Conjugation
Gomis-Rüth FX and Coll M
Curr Opin Struct Biol, 16, 744-752 (2006)
Crystal structure of an iron-dependent group III dehydrogenase that interconverts L-lactaldehyde and L-1,2-propanediol in Escherichia coli
Montella C, Bellsolell L, Pérez-Luque R, Badía J, Baldoma L, Coll M, Aguilar J.
J Bacteriol., 187 (14), 4957-4966 (2005)
The anticancer agent ellipticine unwinds DNA by intercalative binding in an orientation parallel to base pairs.
Canals A, Purciolas M, Aymamí J, Coll M.
Acta Crystallogr D Biol Crystallogr., 61 (Pt 7), 1009-1012 (2005)
Recognition and processing of the origin of transfer DNA by conjugative relaxase TrwC
Guasch A, Lucas M, Moncalián G, Cabezas M, Pérez-Luque R,Gomis-Rüth FX, de la Cruz F & Coll M
Nature Structural and Molecular Biology, 10, 1002-1010 (2003)
Structure of the DNA-bound T-box domain of human TBX3, a transcription factor responsible for ulnar-mammary syndrome.
Coll M, Seidman JG, Müller CW.
Structure, 10 (3), 343-356 (2002)
Conjugative plasmid protein TrwB, an integral membrane type IV secretion system coupling protein. Detailed structural features and mapping of the active site cleft
Gomis-Rüth FX, Moncalían G, de la Cruz F, Coll M.
J Biol Chem., 277 (9), 7556-7566 (2002)
Detailed architecture of a DNA translocating machine: the high-resolution structure of the bacteriophage phi29 connector particle.
Guasch A, Pous J, Ibarra B, Gomis-Rüth FX, Valpuesta JM, Sousa N, Carrascosa JL, Coll M.
J Mol Biol., 315 (4), 663-676 (2002)
Crystallization and preliminary X-ray analysis of the DNA decamers d(CCGGATCCGG) and d(CCGGCGCCGG)
Aymami J, Pous J, Lisgarten JN, Coll M.
Acta Crystallogr D Biol Crystallogr., 58 (Pt 2), 310-311 (2002)
Crystallization and preliminary X-ray analysis of the antimalarial and cytotoxic alkaloid cryptolepine complexed with the DNA fragment d(CCTAGG)2.
Lisgarten JN, Pous J, Coll M, Wright CW, Aymami J.
Acta Crystallogr D Biol Crystallogr., 58 (Pt 2), 312-313 (2002)
Tandem DNA recognition by PhoB, a two-component signal transduction transcriptional activator
Blanco AG, Sola M, Gomis-Rüth FX & Coll M
Structure, 10, 1-20 (2002)
Trypanosoma cruzi macrophage infectivity potentiator has arotamase core and a highly exposed α-helix
Pereira PJB, Vega MC, González-Rey E, Fernández-Carazo R, Macedo-Ribeiro S, Gomis-Rüth FX, González A & Coll M
EMBO reports, 3, 88-94 (2002)
The antimalarial and cytotoxic drug cryptolepineintercalates into DNA at cytosine-cytosine sites
Lisgarten JN, Coll M, Portugal J, Wright CW & Aymamí J
Nature Structural Biology, , 9, 57-60 (2002)
Structure of TrwB, a gatekeeper in bacterial conjugation.
Gomis-Rüth FX, Coll M.
Int J Biochem Cell Biol., 33 (9), 839-843 (2001)
The structure of an engineered domain-swapped ribonuclease dimer and its implications for the evolution of proteins toward oligomerization.
Canals A, Pous J, Guasch A, Benito A, Ribó M, Vilanova M, Coll M.
Structure, 9 (10), 967-976 (2001)
The crystal structure of the inhibitor-complexed carboxypeptidase D domain II and the modeling of regulatory carboxypeptidases.
Aloy P, Companys V, Vendrell J, Aviles FX, Fricker LD, Coll M, Gomis-Rüth FX.
J Biol Chem., 276 (19), 16177-16184 (2001)
Three-dimensional structure of human biliverdin-IXβ reductase, an early fetal bilirubin-IXβ producing enzyme
Pereira PJ, Macedo-Ribeiro S, Párraga A, Pérez-Luque R, Cunningham O, Darcy K, Mantle TJ, Coll M.
Nat Struct Biol, 8 (3), 215-220 (2001)
Solving a 300-kDa multimeric protein by low-resolution MAD phasing and averaging/phase extension.
Gomis-Rüth FX, Coll M.
Acta Crystallogr D Biol Crystallogr., 57 (Pt 6), 489-505 (2001)
Plasmid transcriptional repressor CopG oligomerises to render helical superstructures unbound and in complexes with oligonucleotides.
Costa M, Solà M, del Solar G, Eritja R, Hernández-Arriaga AM, Espinosa M, Gomis-Rüth FX, Coll M.
J Mol Biol., 310 (2), 403-417 (2001)
Review: postchaperonin tubulin folding cofactors and their role in microtubule dynamics
Lopez-Fanarraga M, Avila J, Guasch A, Coll M, Zabala JC.
J Struct Biol., 135 (2), 219-229 (2001)
Three-dimensional structure of human RNase 1 delta N7 at 1.9 A resolution.
Pous J, Mallorquí-Fernández G, Peracaula R, Terzyan SS, Futami J, Tada H, Yamada H, Seno M, de Llorens R, Gomis-Rüth FX, Coll M.
Acta Crystallogr D Biol Crystallogr, 57 (Pt 4), 498-505 (2001)
Structure of human biliverdin-IXβ reductase, an earlyfetal bilirubin-IXβ producing enzyme
Pereira PJ, Macedo-Ribeiro S, Párraga A, Pérez-Luque R, Cunningham O, Darcy K, Mantle TJ and Coll M
Nat Struct Biol, 8 (3), 215-220 (2001)
The bacterial conjugation protein TrwB resembles ring helicases and F1-ATPase
Gomis-Rüth FX, Moncalián G, Pérez-Luque R, González A, Cabezón E, de la Cruz F and Coll M
Nature, 409, 637-641 (2001)
RSS
facebook
YouTube
