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Programas de Investigación

Biología Estructural y Computacional

Biología estructural de proteí­nas, ácidos nucleicos y sus complejos

mcoll

Miquel Coll

Investigador Principal
Professor (IBMB-CSIC)

Tel Oficina : +34 93 403 49 51

correo-e : miquel.collirbbarcelona.org

Introducción

Nuestra investigación se centra en la estructura tridimensional de las proteínas, los ácidos nucleicos y sus complejos, con el objetivo de profundizar en nuestros conocimientos sobre diversos mecanismos esenciales para la célula. Utilizamos diversas técnicas de biología molecular y de biología estructural, con énfasis en la cristalografía de difracción de rayos X. Nuestro enfoque a menudo se inicia con la clonación de genes relevantes y con la expresión y purificación de proteínas codificadas. Las proteínas, los ácidos nucleicos y sus complejos son posteriormente cristalizados y analizados para difracción de rayos X, usando radiación de sincrotrón. El resultado final es una visualización detallada de las estructuras 3D a resolución atómica.

Áreas de interés científico

Analizamos los sistemas relacionados con la transferencia horizontal de genes que implica la translocación del ADN a través de las membranas celulares. Además, nos centramos en los mecanismos reguladores de la expresión genética y en los mecanismos de control de la replicación de ADN. También estudiamos estructuras únicas de ADN, como son entrecruzamientos de ADN, y nuevos fármacos dirigidos al ADN.

Líneas de Investigación

Control de la replicación de ADN: Los plasmídeos son moléculas de ADN extra-cromosomal que se replican de manera autónoma. En las bacterias patogénicas, los plasmídeos pueden ser portadores de genes de resistencia a los antibióticos. La replicación de los plasmídeos es controlada por productos génicos codificados en el mismo plasmídeo. En colaboración con Manuel Espinosa y Gloria del Solar (CIB-CSIC), en la actualidad estamos estudiando este sistema en los plasmídeos de Streptococcus.

Transferencia horizontal de genes: La conjugación es la ruta principal para la transferencia horizontal de genes en las baterias, y es responsable de la expansión de la resistencia a los antibióticos. Durante la conjugación, el ADN plásmido es procesado y transportado a través de las membranas celulares entre las bacterias. El relaxosoma es un complejo de ADN-proteico formado por diversas proteínas y un segmento denominado “Origen de Transferencia” (“Origin on Transfer”). El complejo de transporte es un ensamblaje de multiproteínas transmembranas. En colaboración con Fernando de la Cruz (Universidad de Cantabria), estamos estudiando este sistema en el plasmídeo R388 de E. Coli.

Empaquetamiento del ADN en los virus: Las proteínas portadoras o conectores son grandes proteínas multiméricas que participan en el empaquetamiento del ADN dentro de las cápsides virales durante su maduración. Con la ayuda de otras proteínas, trasladan el ADN a través de un vértice de la cápside. En colaboración con José L. Carsacosa y José María Valpuesta (CNB-CSIC), actualmente estamos estudiando diversos conectores y otras proteínas de empaquetamiento de ADN relacionadas.

Regulación de la transcripción: Estudiamos diversos factores de transcripción y sus complejos con otras proteínas y regiones promotores de ADN. En colaboración con Margarita Salas (CBM-CSIC), en el bacteriófago φ29, examinamos el regulador transcripcional p4, que actúa como interruptor entre la expresión génica primeriza y tardía durante el ciclo de infección. En E. coli, nos centramos en el activador transcripcional PhoB, un activador de respuesta del sistema de transducción de señales de dos componentes que controla la expresión de más de 40 genes relacionados en la asimilación de fosfatos.

Estructura del ADN y la interacción de fármacos en el ADN: Se están analizando estructuras de ADN únicas, tales como entrecruzamientos de 3 y 4 cadenas de ADN implicadas en la recombinación del ADN y otros procesos. También estamos estudiando nuevos fármacos de unión al ADN que apunten a estas estructuras peculiares y otros fármacos específicos de secuencia.

Maquinaria de replicación viral: En el consorcio europeo de genómica estructural VIZIER, actualmente se están caracterizando estructuralmente las enzimas de replicación y proteínas anciliarias del virus del ARN patogénico humano. El objetivo final es proporcionar herramientas para el descubrimiento de nuevos agentes antivirales.

Complejos proteicos, regulación epigenética y cáncer: Como miembro del consorcio europeo 3-D REPERTOIRE y coordinador del consorcio español de genómica estructural GENES, nuestro grupo estudia diversos complejos proteicos y maquinarias moleculares, algunos de los cuales están implicados en el control epigenético de la expresión génica. Algunas de las proteínas que estamos analizando son dianas terapéuticas contra el cáncer.

Financiación

Este grupo recibe financiación de las siguientes instituciones:

  • Unión Europea
  • Ministerio de Ciencia y Tecnología
  • Ministerio de Educación y Ciencia
  • Ministerio de Industria, Turismo y Comercio
  • Generalitat de Catalunya
  • Fundació La Marató de TV3
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