05 biologia celular y molecular

8/18/2019 05 Biologia Celular y Molecular

1/22

The Department of Cellular and Molecular Biologyis scaffolded by a multidisciplinary scientificproject focused on the role that the cell, andthe way it functions at the molecular level, playsas core element of Biology. The Departmentunderstands as Cell Biology not only the study ofthe cell as isolated entity but also its integrationinto tissues and into the development of organsand organisms. To that aim it involves researchgroups interested in a variety of model systems,including microbes, be they prokaryotic or

eukaryotic, invertebrates and vertebrates. Thesegroups exploit a range of methodologies, suchas genetics, physiology, molecular biology andbiochemistry, biophysics, optical microscopy andomics. In addition, it includes groups decidedlyexploring ‘bottom-up’ synthetic approaches toreconstruct minimal cytomimetic systems bymeans of the controlled assembly of proteins ornucleic acids in defined structures, thus allowingtheir integration into lipid vesicles and othercytomimetic compartments. These objectiveshave clear implications for Nanotechnology andBiotechnology.

Miguel Ángel Peñalva

Department Head

O v

e r v i e w


2/22

05102

104

106

108

110

112

114

116

118

120

Cellular & Molecular Biology

Miguel Ángel Peñalva Soto · Eduardo Antonio Espeso FernándezBiología Molecular y Celular de spergillus | spergillus Molecular and Cellular Biology

Germán Rivas Caballero · Car os A onso Bote o, Merce es J m nez Sarm ento y S v a Zorr a L pezBioquímica de Sistemas de la División Bacteriana | Systems Biochemistry of Bacterial Division

Rafael Giraldo Suárez · M. E ena Fern n ez-Tresguerres Ro r guez-Vg y Juan Franc sco G m nez A nEnsamblajes Macromoleculares Microbianos Sintéticos | Synthetic Microbial Macromolecular Assemblies

Jorge Bernardo Schvartzman Blinder · Dora Beatriz Krimer Smunis y Pablo Hernández ValenzuelaBiología Molecular de los Cromosomas | Molecular Biology of the Chromosomes

Miguel Angel Vidal CaballeroEl Sistema Polycomb de Regulación Epigenética | Epigenetic Control by the Polycomb Group of Genes

Jesús del Mazo MartínezBiología Molecular de la Gametogénesis | Molecular Biology of Gametogenesis

Rosa María Lozano Puerto · B anca P rez-Mace aReconocimiento Célula-Biomaterial | ell-Biomaterial Recognition

José Luis Barbero Esteban · Lucas Sánchez RodríguezDinámica Cromosómica en Meiosis | hromosomal Dynamics in Meiosis

Susana Moreno Díaz de la EspinaMatriz Nuclear y Regulación de la Organización y Funcionalidad NuclearNuclear Matrix and Regulation of the Nuclear Organization and Function

Patricia BoyaFunciones de la Autofagia en la Fisiopatología de los Organismos | Roles of Autophagy in Health and Disease

Biología Celulary Molecular


3/22

B i o l o g í a C e l u l a

r y M o l e c u l a r | C e l l u l a r

& M o l e c u l a r B i o l o g y

02

Miguel Ángel Peñalva SotoProfesor de Investigación

[email protected]

PhD, 1982Universidad Autónoma de Madrid

Postdoctoral Antibióticos SA (Madrid)Institut de Genetique et Microbiologie,Universidad de Paris (Orsay, Paris)

Científico Titular, 1987Jefe de Grupo, 1987Profesor de Investigación, 2001CIB, CSIC

Visiting Scientist, 2005-2006MRC Laboratory of Molecular Biology(Cambridge, UK)

Elegido miembro, 2000EMBO

PhD, 1989Universidad Complutense de Madrid

Postdoctoral, 1997-1999Imperial College London

EMBO-Postdoctoral Fellow

Contratado, 2001-2004Ramón y Cajal

Científico Titular, 2004Jefe de Grupo, 2004CIB, CSIC

Secretario, 2004-2008Grupo Especializado de Hongos Fil amentososy Levaduras (SEM)

Biología Molecular y Celularde Aspergillus

Mediante la combinación de abordajes genéticos y bioquímicos

con microscopía multidimensional in vivo, estudiamos la orga-nización y la dinámica del Golgi y del sistema endovacuolar,centrándonos en GTPasas RAB y ARF, sus reguladores y sus efectores.El Golgi de Aspergillus está formado por cisternas dispersas que pue-den resolverse por microscopía óptica. Pretendemos comprender losmecanismos de maduración de cisternas del Golgi y específicamente

la biogénesis de carriers post-Golgi en el TGN, así como las diferentesrutas por las que membrana y cargo salen del ER. Nuestro trabajo tieneimportantes implicaciones tanto en medicina como en agricultura (lapatogenicidad de los hongos hacia humanos y plantas dependen estric-tamente de la exocitosis y los hongos son sensibles a ciertas drogasantitumorales) y también en el campo de la biotecnología, dado que unaparte substancial del portafolio de enzimas industriales se fabrica conespecies de Aspergillus como factorías celulares.

Muchas rutas biosintéticas y catabólicas estan sujetas a regulacióntranscripcional. Estudiamos las señales, los receptores, la transducciónde la señal y los mecanismos que modifican tanto las actividades como

la localización celular de factores de transcripción. En los eucariotasel transporte de los factores transcripcionales al interior nuclear es unpunto clave en la regulación de su actividad. Usando como modelodiferentes factores nucleares queremos entender los mecanismos deseñalización y transporte entre citoplasma y núcleo en un organismocon organización celular cenocítica (multinucleado). En especial noscentramos en aquellos que median en la respuesta al estrés por cationesy la alcalinidad como son los factores con dedos de zinc SltA y CrzA.El estudio de estos reguladores pemite abordar la señalización mediada

por calcio/calcineurina, analizar la proteólisis como mecanismo de acti-vación postraduccional y el papel de la tolerancia al estrés en procesosde virulencia fúngica.

Herbert N. Arst (Ad honorem)Elena Reoyo Hernández

Areti PantazopoulouMario Pinar SalaManuel Sánchez López-Berges

Maria Villarino Pérez Victor García TaguaLaura Mellado MaroñasDaniel Lucena AgellPatricia Hernández Ortiz

Maria-Tsampika ManoliMiguel Hernández González

Otros miembros | Other lab members:

Eduardo Antonio Espeso Fdez.Científico Titular

[email protected]

http://www.cib.csic.es/es/grupo.php?idgrupo=8

Aspergillus nidulans es un modelo genético apropiado para estudiar exocytosis polarizada y transporte a largadistancia por microtúbulos y actina. Su tráfico intracellular se asemeja al de metazoos, pero el hongo es haploide,genéticamente manipulable y conveniente para microscopía.

Figura 1 | Figure 1

Portada del número de Julio de la revista Autophagy, por el artículo de Pinar et al.

que demuestra que las membranas de la ruta de autofagia en hongos derivan de

estructuras asociadas con el ER que se asemejan a los omegasomas de metazoos.

Cover of the July 2013 issue of the journal Autophagy, for the article by Pinar et al. showingthat fungal autophagic membranes derive from ER-associated srtuctures resemblingmetazoan omegasomes.

Financiación | Funding• BIO2012-30695 (MINECO)• S2010/BMD-2414 (Comunidad de Madrid)

• IPT-2011-0752-900000 (MINECO)• BFU2012-33142 (MINECO)• RD12/0018/0007 (ISCIII-FEDER)


4/22




103

Publicaciones SeleccionadasSelected Publications

• Pinar, M, A Pantazopoulou & MA Peñalva [2013] Live-cell imaging of Aspergillus nidulans autophagy: RAB1 dependence, Golgi independence and ER involvement. Autophagy 9: 1-20. (Journal Cover).

• Pinar, M, Pantazopoulou, A, Arst, HN, Jr, and Peñalva, MA [2013] Acute inactivationof the Aspergillus nidulans Golgi membrane fusion machinery: correlation

of apical extension arrest and tip swelling with cisternal disorganization. Mol.Microbiol. 89: 228-248. (Editorial Minireview).

• Etxebeste O, Villarino M, Markina-Iñarrairaegui A, Araújo-Bazán L, Espeso EA. [2013]

Cytoplasmic dynamics of the general nuclear import machinery in apically growing syncytial cells. PLoS One 8(12):e85076.• Shantappa S, Dhingra S, Hernández-Ortiz P, Espeso EA, Calvo AM. [2013] Role of

the zinc finger transcription factor SltA in morphogenesis and sterigmatocystin

biosynthesis in the fungus Aspergillus nidulans. PLoS One. 8(7):e68492.• Hernández-Ortiz P, Espeso EA. [2013] Phospho-regulation and nucleocytoplasmic

trafficking of CrzA in response to calcium and alkaline-pH stress in Aspergillus

nidulans. Mol Microbiol. 89(3):532-51.

• Zhang, J, R Qiu, HN Arst, Jr, MA Penalva, and X Xiang [2014] HookA is a noveldynein-early endosome linker critical for cargo movement in vivo. Journal of CellBiology 204:1009-1026. (Editorial comment as Journal Focus).

• Pantazopoulou, A, M Pinar, X Xiang & MA Peñalva [2014] Maturation of late Golgicisternae into RabERAB11 exocytic post-Golgi carriers visualized in vivo. Mol BiolCell 25: 2428-2443 (edited by Benjamin Glick)

• Arst, HN, Jr, Hernández-González, M, Peñalva, MA, and Pantazopoulou, A. [2014]GBF/Gea mutant with a single substitution sustains fungal growth in the absence of

BIG/Sec7. FEBS Lett 588, 4799-4786.• Peñalva MA, Lucena-Agell D, Arst HN Jr. [2014] Liaison alcaline: Pals entice

non-endosomal ESCRTs to the plasma membrane for pH signaling. Curr OpinMicrobiol. 22C:49-59.

• Bertuzzi M, Schrettl M, Alcazar-Fuoli L, Cairns TC, Muñoz A, Walker LA, Herbst S,Safari M, Cheverton AM, Chen D, Liu H, Saijo S, Fedorova ND, Armstrong-James D,Munro CA, Read ND, Filler SG, Espeso EA, Nierman WC, Haas H, Bignell EM. [2014]The pH-responsive PacC transcription factor of Aspergillus fumigatus governs

epithelial entry and tissue invasion during pulmonary aspergillosis. PLoS Pathog. 10(10):e1004413.

• Liu W, Mellado L, Espeso EA, Sealy-Lewis HM. [2014] In Aspergillus nidulans the suppressors suaA and suaC code for release factors eRF1 and eRF3 and suaD

codes for a glutamine tRNA. G3 (Bethesda). 4(6):1047-57.

Aspergillus Molecularand Cellular Biology

By combining genetic and biochemical approaches with in vivo multidimensional microscopy, we are studying the organization anddynamics of the Golgi and endovacuolar systems, focusing on RAB

and ARF GTPases, their regulators and their effectors. The Aspergillus Golgi is formed by non-stacked early and late Golgi cisternae that canbe resolved by optical microscopy. We are studying the mechanisms ofcisternal maturation in the Golgi, and specifically the mechanisms that

determine the biogenesis of post-Golgi carriers in the TGN, as well as thedifferent pathways for the exit of membrane and cargo from the endop-

lamic reticulum. Our work has important implications for both medicine andagriculture (fungal pathogenicity to plants and humans is strictly dependent

on exocytosis and fungal cells are sensitive to certain anti-tumour drugs)and major ones for biotechnology, as a substantial share of the industrialenzyme catalogue is produced with Aspergillus species as cell factories.

Most biosynthetic and catalytic pathways are transcriptionally regulated.We study signals, receptors, signaling transduction and the mechanismsbehind the activation and cellular localisation of transcription factors. Ineukaryotes, nuclear transport is a key regulatory step in the regulation of atranscription factor activity. Using as models diverse nuclear factors we tryto understand the mechanisms involved in signaling and traffi ck between

cytoplasm and nucleus in a coenocytic (multi nuclear) organism. Specifically

we focus on the zinc-finger transcription factors SltA and CrzA that mediate

in the responses to cation and alkaline pH stresses. Studying these regu-lators allow us to investigate the calcium-calcineurin mediated signaling,

proteolysis as a mechanism of posttranslational activation and the role ofstress tolerance in fungal virulence.

Aspergillus nidulans is a genetic model well suitedfor studying polarised exocytosis and long-distancetransport mediated by actin and microtubules.Intracellular traffi c resembles that of metazoan cells,yet the organism is haploid, genetically amenableand microscopy-friendly.

Figura 2 | Figure 2

Señalización del factor CrzA y análisis fenotípico de cepas nulas CrzA y SltA. A) CrzA

muestra diferentes estados de fosforilación y la adición de calcio o la alcalinización del

medio altera el patrón de fosforilación. RC=resting cells. B) La ausencia de CrzA causa

sensibilidad al calcio mientras que una cepa nula sltA es sensible a una gran variedad

de cationes, y ambas a pH alcalino.

Signalling of CrzA factor and phenotypic analyses of null crzA and sltA strains. A) CrzAdisplays different phosphorylation states. Addition of calcium or medium alkalinisationalter the phospho-pattern. RC=resting cells. B) Absence of CrzA activity results in calcium

sensitivity. A null sltA strain is sensitive to a large variety of cations, both null strains aresensitive to alkalinity.


5/22




04

Carlos Alfonso BotelloMercedes Jiménez Sarmiento

Silvia Zorrilla López

Investigadores del equipo | Staff scientists:

Germán Rivas CaballeroInvestigador Científico

[email protected]


Postdoctoral, 1990-1993NIH, Bethesda, USA

Biozentrum, Univ. Basilea, CH

Investigador, 1994Científico Titular, 1995Jefe de Grupo,1996Investigador Científico, 2006

CIB, CSIC

Bioquímica de Sistemas dela División Bacteriana

1Organización y reconstrucción bio-

química de componentes del anillo

FtsZ en sistemas de membrana: Ladivisión bacteriana está mediada por un con-

junto de proteínas que interaccionan en el sitiode división, ensamblando un anillo dinámicoque dispara la citoquinesis y forma parte del

divisoma. En Escherichia coli , la proteína FtsZ,principal elemento del anillo septal, se ancla a lamembrana interna por la acción de las proteínasZipA y FtsA, formando el primer ensamblajemolecular del divisoma, el proto-anillo. El posi-cionamiento del anillo en el punto medio estáregulado por dos sistemas de control (el com-plejo MinCDE y la oclusión del nucleoide - SlmA)que inhiben su formación en lugares equivoca-dos. Estudiamos las actividades e interaccionesde FtsZ en reconstrucciones mínimas del proto-anillo estructuradas en sistemas de membra-na, como nanodiscos, microesferas, bicapas,vesículas y microgotas (Fig. 1). Investigamos la

acción de MinCDE y SlmA sobre las propieda-des de divisomas mínimos.

2 Reactividad macromolecular y organiza-

ción en entornos aglomerados y confi-

nados citomiméticos: El ensamblaje deldivisoma in vivo tiene lugar en entornoscaracterizados por la presencia de altasconcentraciones de macromoléculas, quepueden estructurarse como redes dinámi-

cas solubles o asociadas a la membrana. Aplicamos y diseñamos reconstruccionessintéticas de estos microentornos para inves-tigar el impacto de la exclusión de volumen yla unión a membranas sobre las propiedadesy el comportamiento de divisomas mínimos.

3 Bioquímica física de interacciones macro-

moleculares: Investigamos las propiedadesde asociación de FtsZ con otros elementosdel divisoma mediante ultracentrifugaciónanalítica, dispersión de luz y espectroscopíasde fluorescencia (Fig. 2). En paralelo, estu-

diamos las interacciones de FtsZ con ele-

mentos del divisoma asociados a membranamediante ensayos bioquímicos y biofísicos.

Victor Hernández RocamoraElisa Jiménez CabréBegoña Monterroso MarcoConcepción García Montañés

Ana Raso AlonsoMarta Sobrinos SanguinoNoelia Ropero

Alicia Rodríguez


Nuestro objetivo es entender cómo los elementos de la maquinaria de la

división bacteriana (el divisoma) funcionan como un sistema integrado deinteracciones moleculares para ejercer su función esencial. Desarrollamosy aplicamos novedosos abordajes de reconstitución bioquímica paraconstruir, con un conjunto mínimo de proteínas, ensamblajes funcionalesde división en ausencia de células.

http://www.cib.csic.es/es/grupo.grivas

Financiación | Funding• HEALTH-F3-2009-223432. (Comunidad Europea) • RGP0050-2010. (Human Frontier Science

Program)

• BIO2011-28941-C03. (MINECO)

PublicacionesSeleccionadasSelected Publications

• Ahijado-Guzmán R, Alfonso C, Reija B, Salvarelli E,Mingorance J, Zorrilla S, Monterroso B, Rivas G [2013]Control by potassium of the size-distribution of

Escherichia coli FtsZ polymers is independent of

GTPase activity. J. Biol. Chem. 288:27358-27365.• Cabré EJ, Sánchez-Gorostiaga A, Carrara P, Ropero

N, Casanova M, Palacios P, Stano P, Jiménez M,Rivas G, Vicente M [2013] Bacterial division proteinsFtsZ and ZipA induce vesicle shrinkage and cell

membrane invagination. J. Biol. Chem. 288:26625-26634.

• Hernández-Rocamora VM, García-Montañés C, ReijaB, Monterroso B, Margolin W, Alfonso C, Zorrilla S,Rivas G [2013] MinC shortens FtsZ protofilaments by

preferentially interacting with GDP-bound subunits. J. Biol. Chem. 288:24625-24635.

• Jiménez M, Cabré EJ, Raso A, Martos A, RivasG [2013] Giant vesicles: a powerful tool to

reconstruct bacterial division assemblies in cell-like

compartments. Environ. Microbiol. 15:3158-3168.• Mellouli S, Monterroso B, Vutukuri HR, te Brinke E,

Chokkalingam V, Rivas G, Huck WTS [2013] Self-organization of the bacterial cell-division protein FtsZ

in confined environments. Soft Matter 9:10493-10500.

• Monterroso B, Alfonso C, Zorrilla S, Rivas G [2013]Combined light scattering, ultracentrifugation and

fluorescence correlation spectroscopy studies on the

associations and assembly of the Escherichia coli

cell division FtsZ protein. Methods 59:349-362.• Rivas G, Alfonso C, Jiménez M, Monterroso B, Zorrilla

S [2013] Macromolecular interactions of bacterial celldivision FtsZ protein: From quantitative biochemistry

and crowding to reconstructing minimal divisomes in

the test tube. Biophys. Rev. 5:63-77.• Ahijado-Guzmán R, Prasad J, Rosman C, Henkel

A, Tome L, Schneider D, Rivas G, Sönnichsen C[2014] Plasmonic nanosensors for simultaneousquantification of multiple protein-protein binding

affinities. Nano Lett. 14:5528-5532.• Alvira S, Cuéllar J, Röhl A, Yamamoto S, Itoh H, Alfonso C, Rivas G, Buchner J, Valpuesta JM [2014]Structural characterization of the substrate-transfer

mechanism in Hsp70/Hsp90 folding machinery

mediated by Hop. Nat Commun. 5:5484. doi:10.1038/ncomms6484.

• Rivas G, Vogel SK, Schwille P [2014] Reconstitutionof cytoskeletal protein assemblies for large-scale

membrane transformation. Curr. Opin. Chem.Biol. 22C:18-26.


6/22




105

Systems Biochemistryof Bacterial Division

1Biochemical organization and recon-

struction of FtsZ ring components in

minimal membrane systems: Bacterialdivision is mediated by a set of proteinsthat interact at the division site to assem-ble a dynamic ring, a structure that drivescytokinesis, forming part of the divisome. InEscherichia coli , the FtsZ protein, main ele-ment of the septal ring, is anchored to the inner

membrane by the action of the proteins ZipAand FtsA, forming the first molecular assembly

of the divisome, the proto-ring. The positioningof the ring at midcell is regulated by two con-trol systems (MinCDE complex and nucleoidocclusion - SlmA) that inhibit its formation atwrong places. We study the activities and

interactions of FtsZ in minimal reconstructionsof the proto-ring structured in membrane sys-tems as nanodics, microbeads, bilayers, vesi-cles and microdroplets (Fig. 1). We investigatethe concerted action of MinCDE and SlmA onthe properties of minimal divisomes.

2 Macromolecular reactivity and organiza-

tion in crowded and confined cell-like

environments: The assembly of the divi-some in vivo takes place in environmentscharacterized by the presence of high con-centrations of macromolecules, which maybe structured as soluble and membrane-associated dynamic networks. We applyand design synthetic reconstructions of

these microenvironments to investigate theimpact of excluded volume and surfacebinding effects on the properties and behav-

ior of minimal divisomes.

3 Physical biochemistry of macromolecu-

lar interactions: We investigate the asso-ciation properties of FtsZ with itself and withother divisome elements using analytical

ultracentrifugation, light scattering and fluo-rescence spectroscopies (Fig. 2). In paral-lel, we study the interactions of FtsZ withmembrane-associated division elements bybiochemical and biophysical assays.

Our research aims at understanding how the elements of the bacterial division machinery (the divisome) work

together as an integrated system of molecular interactions to fulfill its essential function. To address thesequestions we develop and apply novel biochemical reconstitution approaches to build, with a minimum set ofelements, functional division assemblies in the absence of cells.

Figura 1 | Figure 1

Reconstitución de elementos del protoanillo en vesículas. Método de emulsión (A)

para encapsular y polimerizar FtsZ dentro de GUVs permeables (B). (C) Contracción

de GUVs debido a la interacción de polímeros de FtsZ y ZipA asociada a la membrana

(0, 5, 10 min). (D) Bloqueo de la contracción al añadir un péptido de FtsZ que inhibe la

interacción FtsZ-ZipA (Cabré et al. 2013; Rivas et al. 2014).

Reconstitution of proto-ring elements in vesicles. Water-in-oil droplet transfer method (A)used to encapsulate and polymerize FtsZ inside permeable GUVs (B). (C) Shrinking of GUVsthrough the interaction of FtsZ with membrane-associated ZipA (0, 5 and 10’). (D) Blockingshrinkage by the addition of an FtsZ-derived peptide that inhibits FtsZ-ZipA interaction.(Cabré et al. 2013; Rivas et al. 2014).

Figura 2 | Figure 2

Análisis biofísico de los diferentes comportamientos de los oligómeros de GDP-

FtsZ (gris) y los polímeros de GTP-FtsZ (negro) a partir de medidas de velocidad de

sedimentación (A), dependencia con la concentración de la dispersión de luz estática

(B), dispersión de luz dinámica (C) y espectroscopía de correlación de fluorescencia

(D). (Monterroso et al. 2013).

Biophysical analysis of the different behavior of GDP-FtsZ oligomers (grey) and GTP-FtsZ polymers (black) from measurements of sedimentation velocity (A), concentrationdependence static light scattering (B), dynamic light scattering (C) and fluorescencecorrelation spectroscopy (D). (Monterroso et al. 2013).


7/22




06

Rafael Giraldo SuárezProfesor de Investigación

[email protected]


Postdoctoral, 1992-1994División de Estudios Estructurales,Laboratorio de Biología Molecular del MRC

(Cambridge, UK)

Investigador Contratado MEC, 1995-1999Científico Titular, 2000-2008Investigador Científico, 2008-2009

Profesor de Investigación, 2010CIB, CSIC

Miembro, 2010 Academia Europea

Ensamblajes MacromolecularesMicrobianos Sintéticos

Nuestro grupo desveló (1998-2008) el mecanismo que activa, enbacterias Gram-negativas, la replicación de plásmidos por pro-teínas de la familia RepA. Descubrimos que una conformación

funcionalmente activa se selecciona por la unión de RepA a secuenciasde DNA, que actúan como efectores alostéricos, y por la chaperonaDnaK (Hsp70). Recientemente (2007-2012), encontramos que la uniónal DNA también promueve in vitro el ensamblaje como fibras amiloides

de un dominio “winged-helix” (WH1) en RepA, al igual que sucede conlas proteínas causantes de las encefalopatías espongiformes y de laenfermedad de Parkinson. Como prueba de concepto, la amiloidogé-nesis es inhibida por una molécula que interfiere con la unión de RepA-

WH1 al DNA.

Durante los dos últimos años (2012-2014), hemos estudiado cómo secomporta RepA-WH1 in vivo. Cuando se expresa en E. coli , fuera de sucontexto funcional natural y fusionada a una proteína marcadora fluores-

cente, RepA-WH1 causa una proteinopatía amiloide sintética. Aunque

no es un agente infeccioso, por lo que se considera un “prionoide”,RepA-WH1 es capaz de moldear su conformación amiloide sobre molé-culas de la misma proteína, tanto in vitro como in vivo. Hemos caracte-rizado, mediante microfluídica, su propagación vertical de célula madre

a células hijas. Los linajes bacterianos transmiten epigenéticamente dosestirpes amiloides alternativas de RepA-WH1: múltiples partículas glo-bulares de toxicidad aguda o un único agregado elongado, que reduce

en menor medida la proliferación celular. La chaperona DnaK modula lainterconversión entre ambas estirpes de RepA-WH1.

RepA-WH1 parece mimetizar fidedignamente en bacterias la patogenici-

dad que amiloides con relevancia clínica ejercen sobre las mitocondrias,orgánulos que descienden de α-proteobacterias de vida libre adquiridas

como endosimbiontes. El prionoide bacteriano sintético RepA-WH1 esun modelo mínimo y bioseguro para desentrañar los mecanismos y víascomunes a las proteinopatías amiloides.

Publicaciones Seleccionadas

Selected Publications• Lane AB, Giménez-Abián JF, Clarke DJ [2013] A novel chromatin tether domain

controls topoisomerase IIa dynamics and mitotic chromosome formation. J CellBiol 203:471-486.

• Gasset-Rosa F, Coquel AS, Moreno-del Álamo M, Chen P, Song X, Serrano AM,Fernández-Tresguerres ME, Moreno-Díaz de la Espina S, Lindner AB, Giraldo R[2014] Direct assessment in bacteria of prionoid propagation and phenotype

selection by Hsp70 chaperone. Mol Microbiol 91:1070-1087.• Molina-García L, Giraldo R [2014] Aggregation interplay between variants of the

RepA-WH1 prionoid in Escherichia coli . J Bacteriol 196:2536-2542.

M. Elena Fernández-Tresguerres Rodríguez-VigilJuan Francisco Giménez Abián

Investigadores del equipo | Staff scientists:

María Moreno del ÁlamoCristina Fernández Fernández

Fátima Gasset RosaLaura Molina García

Aída Revilla García Ana María Serrano López

Maria Cruz Sánchez Martínez



Mediante aproximaciones de Biología Sintética, desarrollamos módulos derivados de RepA, una proteína dereplicación propia de plásmidos bacterianos, que permiten controlar el ensamblaje amiloide en condicionescuasifisiológicas y construir en microorganismos una proteinopatía amiloide modelo genérica. Esperamosasí poder deconstruir e intervenir las rutas y mecanismos de citotoxicidad compartidos entre las amiloidosisbacterianas y humanas.

Financiación | Funding• CSD2009-00088 (MINECO)• BIO2012-30852 (MINECO)

Patentes | Patents• Rafael Giraldo y María Moreno del Álamo. 25 septiembre 2013. Anticuerpo

monoclonal B3h7 anti-oligómeros amiloides RepA-WH1, hibridoma que lo

produce y aplicaciones. OEPM / P201331391


8/22




107

Synthetic Microbial MacromolecularAssemblies

Our group had pioneered (1998-2008)knowledge on the mechanisms ena-bling initiation of plasmid DNA replica-

tion, in Gram-negative bacteria, by proteinsof the RepA family. We had discovered thata functionally active RepA conformation isselected by specific DNA sequences, acting

as allosteric effectors, and by DnaK, a chaper-

one of the Hsp70 family. More recently (2007-2012), we found that binding to DNA also pro-motes in vitro the assembly into amyloid fibresof a winged-helix domain (WH1) in RepA, as

described for proteins involved in spongiformencephalopathies and Parkinson’s disease. Asa proof of concept, RepA-WH1 amyloidogen-esis can be inhibited by a molecule interferingwith binding to DNA.

In the last two years (2012-2014), we havefocussed our research on how RepA-WH1behaves in vivo. When it is expressed inE. coli , uncoupled from its natural functionalcontext as a fusion to a fluorescent protein

reporter, RepA-WH1 causes a synthetic amy-loid proteinopathy. Although RepA-WH1 is notinfectious, therefore behaving as a ‘prionoid’,it templates the amyloid conformation bycross-seeding, both in vitro and in vivo. Wehave surveyed through microfluidics the verti-

cal transmission of RepA-WH1 amyloidosis

from mother to daughter bacterial cells. Wehave discovered that bacterial lineages epi-genetically propagate two alternative amyloidstrains of RepA-WH1: either multiple globularparticles with acute cytotoxicity, or a single

elongated aggregate, mildly detrimental to cellproliferation. DnaK chaperone modulates theconformational switch between both strainsof RepA-WH1.

RepA-WH1 seems to parallel in bacteriathe pathogenicity of clinically relevant pro-tein amyloids on mitochondria, organellesdescending from free-living α-proteobacteria

that subsequently underwent symbiosis. Thebacterial synthetic prionoid RepA-WH1 mightbe a suitable, minimal and bio-safe model

system for untangling key pathways commonto amyloid proteinopathies.

By means of Synthetic Biology approaches, we are developing modules derived from RepA, a DNA replicationprotein in bacterial plasmids, which allow control on amyloid assembly under quasi-physiological conditions and theconstruction in microorganisms of a generic amyloid proteinopathy. We thus aim later to deconstruct, and enableintervention on, the pathways and mechanisms of cytotoxicity shared by human and bacterial amyloidosis.

Figura 1 | Figure 1

La amiloidogénesis de RepA-WH1 in vitro (dcha.) implica la disociación, mediada por efector (DNA), de dímeros en monómeros metaestables que se ensamblan jerárquicamente en

filamentos y fibras amiloides entrelazados. Estructuras resueltas en colaboración con A. Romero (2003) y O. Llorca (2015). En E. coli los agregados amiloides (izda., sectores rojos) son

citotóxicos y verticalmente transmisibles.

RepA-WH1 amyloidogenesis in vitro (right) implies effector (DNA)-mediated dissociation of dimers into metastable monomers that assemble hierarchically into intertwined amyloid filaments and variablytwisted fibres. Structures solved in collaboration with the groups of A. Romero (2003) and O. Llorca (2015). In E. coli , amyloid aggregates (left, red sectors) are cytotoxic and vertically inheritable.


9/22


10/22




109

A) We used two-dimensional (2D) agarose gel electrophoresis toshow that for molecules of the same mass the electrophoreticmobility of supercoiled, catenated and knotted DNAs differ as

the electrophoretic conditions change. This allowed us to identifythe optimal conditions to distinguish each family of topoisomers. Weanalyzed also the behavior of circular and linear minichromosomes ofSaccharomyces cerevisiae in synchronized cells in the presence andabsence of topoisomerase 2 (topo 2). The results obtained indicatedthat topo 2 is dispensable for the replication and segregation of smalllinear yeast artificial chromosomes (YACs). b) We investigated DNA

replication during terminal cell differentiation in murine erythroleukemia

(MEL) cells. We used BrdU labeling, cell flow cytometry, genome-wide

DNA combing and indirect immunofluorescent staining to show that therate of replication fork movement slowdown and the inter-origin distancebecomes shorter as cells stop proliferating and accumulate in G1. Wepropose this is a general feature caused by the heterochromatinization,

confirmed by the progressive accumulation of HP1∞ that characterizes

terminal cell differentiation. c) DNA replication fork arrest is one of the

most important causes of genomic instability. We study the cellularmechanisms that prevent fork arrest and those operating at the arrestedforks to prevent the instability that their reactivation may cause. We areespecially interested in the induction of fork arrest produced upon col-lision between DNA replication and RNA transcription machineries andby the accumulation of topological DNA stress, in whose release DNAtopoisomerases play a central role. Deficiencies in these mechanisms

are the molecular basis of several diseases characterized by a highgenetic instability and cancer predisposition.

Molecular Biology of the Chromosomes

Figura 1 | Figure 1

Análisis de la topología del DNA. A) La electroforesis bidimensional en geles de agarosa con distintas concentraciones de cloroquina permite distinguir todos los topoisómeros de

moléculas circulares covalentemente cerradas (CCCs). Así se puede identificar el topoisómero más abundante y calcular la densidad de superenrollamiento. B) El recubrimiento delDNA con la proteína RecA permite visualizar moléculas encadenadas por microscopía electrónica.

Analysis of DNA topology. A) Two-dimensional (2D) agars gel electrophoresis in the presence of different concentrations of chloroquine allows the identification of all the topoisomers of covalently-closed circles (CCCs). This technique can be used to recognize the most abundant topoisomer to calculate supercoiling density. B) Covering DNA molecules with the bacterial protein RecA allowsthe identification of catenanes by electron microscopy.

We are interested in the relationships and coordination between biological processes where DNA is involved:replication, transcription, repair and recombination, how are they regulated and how they alter or are affectedby genetic, epigenetic and environmental factors such as DNA topology, chromatin organization and nutritionalstress.

Financiación | Funding• BFU2011-22489 (MINECO)


11/22




10

Miguel Angel Vidal CaballeroInvestigador Científico

[email protected]


Postdoctoral, 1985-1989National Institute for Medical Research

(MRC, UK)

Científico Titular, 1991Jefe de Grupo, 1991Investigador Científico, 2008CIB, CSIC

El Sistema Polycombde Regulación

Epigenética

La monoubiquitinación de la histona H2A (lisina 119) correlacionacon estados de transcripcionalmente reprimidos y, fundamen-talmente, depende de RING1A y RING1B, E3 protein ligasas

del sistema Polycomb. Estas proteín ligasas son parte esencial de loscomplejos PRC1, uno de los dos tipos de ensamblajes moleculares delsistema Polycomb. RING1A y RING1B, así como RYBP, una subunidadcomún a todos los complejos no canónicos PRC1, fueron identificados

en el laboratorio. En la actualidad, usamos modelos murinos de pérdidade función y otros que expresan formas modificadas de subunidades

PRC1 para el estudio funcional y bioquímico de subunidades PRC1.

El compartimento hematopoyético y células pluripotentes (neural,ES) son nuestros modelos de trabajo. Uns observación general es la

apreciación de que las subunidades PRC1 promueven proliferación/ supervivencia celulares. Así, la inactivación combinada de los homólo-gos Ring1A y Ring1B resultan en paradas proliferativas casi inmediatas,debida al aumento de niveles de reguladores negativos de proliferaciónque detienen el ciclo celular antes de la fase S. Además, estas célulasmuestran alteraciones en replicación y evidencia de inestabilidad genó-mica. RING1A y RING1B pueden actuar sobre el proceso replicativo ensí, o sobre las vías de reparación disparadas por el estress replicativo. Dadoel efecto dominante que el bloqueo del ciclo celular tiene sobre cualquierotro tipo de análisis de las células mutantes sería importante desacoplaresta actividades de las asociadas con regulación transcripcional.

Para esclarecer los mecanismos de acción de RING1A y RING1B utili-

zamos aproximaciones proteómicas dirigidas a la identificación de pro-teínas asociadas. Con este fin usamos una línea de ratones que expresa

una forma modificada de RING1B que permite su aislamiento eficaz,

previo al análisis por cromatografía líquida y espectrometría de masas.El trabajo está enfocado a líneas hematopoyéticas.

Mónica Bravo MadrigalKatarzyna StarowiczFabio Nicolini


https://www.cib.csic.es/es/grupo.php?idgrupo=14

El grupo de genes Polycomb (PcG) codificareguladores epigenéticos que forman complejos conactividad modificadora de cromatina. Bien conocidoscomo reguladores transcripcionales durante eldesarrollo embrionario, participan críticamente endiferenciación y homeostasis celulares, actuandosobre progenitores. Nuestro trabajo se centra en loscomplejos que monoubiquitinan la histona H2A.

Figura 1 | Figure 1

Asociación de RING1B con la maquinaria de replicación. Sitios de interacción deRING1B con la abrazadera de replicación PCNA, detectada en un ensayo de ligación

en proximidad (PLA) como focos coloreados en rojo. DNA nuclear (teñido con DAPI,

A) y replicando (marcado mediante incorporación de EdU, un análogo de timidina, en

verde, B). Barra, 10 μm.

Asociation of RING1B with the replication machinery. Proximity ligation assay (PLA) detectsRING1B association to the replicative slide clamp PCNA, visualized as red foci. Total DNA(DAPI, A) and replicating DNA (B, EdU). Scale bar, 10 μm.


12/22




111

Epigenetic Control by the PolycombGroup of Genes

RING1A and RING1B, the evolutionary conserved Polycomb E3ligases, are responsible for most of histone H2A (lysine 119)monoubiquitylation, a modification that correlates with transcrip-

tional repression. RING1A and RING1B are part of the core of PRC1complexes, one of the two major categories of Polycomb assembles.We identified RING1A and RING1B and also RYBP, a subunit unique to

non-canonical PRC1 complexes. We use loss-of-function mouse modelsas well as mouse strains that express tagged variants for functional andbiochemical analysis regarding transcriptional and non-transcriptionalactivities.

Currently, we investigate roles of RING1 and RYBP proteins in hemato-poyetic and neural homeostasis and in ES cells pluripotency. A gen-

eral observation arising from these studie is the positive role that PRC1subunits have on cell proliferation/survival. Thus, compound inactivationof Ring1A and Ring1B paralogs leads to acute proliferation arrest thatinvolves a variety of proliferation inhibitors that prevent entry in S-phase.

A more detailed analysis of these cells, however, allowed the identification

of RING1A and RING1B activities during replication and genome stability.Work to ascertain whether it is a role in assisting replication or in fixing rep-

licative stress is underway. Understanding these activities would also helpto overcome the dominant, obscuring effects that impaired cell cycle pro-

gression has on the analysis of transcriptional programs in mutant cells.

We have set up a proteomic approach aimed at identifying RING1A/ RING1B partners that could illuminate mechanisms in transcriptional andnon-transcriptional functions. It uses a mouse model carrying a knocked-in modifification of the Ring1B locus that expresses a tagged-Ring1B

protein. The model, one as physiological as it can get, also permits theaccess to PRC1 complexes in primary cells or in ex-vivo expanded pri-

mary cells that are not often available as established tissue culture cellslines. Ongoing works focuses on hematopoietic cell lineages.

Publicaciones Seleccionadas

Selected Publications• Morimoto-Suzki N, Hirabayashi Y, Tyssowski K, Shinga J,Vidal M, Koseki H, Gotoh

Y [2014] The polycomb component Ring1B regulates the timed terminationof subcerebral projection neuron production during neocortical development. Development 141:4343-53.

• Vidal M [2014] Polycomb complexes: chromatin regulators required for cell diversity and tissue homeostasis. pp95-139. C. Bonifer and P.N. Cockerill (eds.). Transcriptional and Epigenetic Mechanisms Regulating Normal and Aberrant Blood CellDevelopment, Epigenetics and Human Health, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

• Kondo T, Isono K, Kondo K, Endo TA, Itohara S, Vidal M, Koseki H [2014] Polycomb potentiates Meis2 activation in midbrain by mediating interaction of the promoter

with a tissue-specific enhancer. Dev Cell 28:94-101.• Martínez-Gómez AI, Villegas S, Aguado-Llera C, Bacarizo J Cámara-Artigas A, Vidal

M Neira JL [2014] The isolated N terminus of Ring1B is a well-folded, monomericfragment with native-like structure. Protein Eng Des Sel 27:1-11.

• Frangini, A. Sjöberg, M., Román-Trufero, M., Dharmalingam, G., Haberle,V., Bartke, T.,Lenhard, B., Malumbres, M., Vidal M, Dillon N [2013] The Aurora B Kinase and the Polycomb Protein Ring1B Combine to Regulate Active Promoters in

Quiescent Lymphocytes. Mol Cell 51:647–661.• Yokobayashi S, Liang CY, Kohler H, Nestorov P, Liu Z, Vidal M, van Lohuizen M,

Roloff TC, Peters AH [2013] PRC1 coordinates timing of sexual differentiation offemale primordial germ cells. Nature 495: 236-240.

• van Arensbergen J, García-Hurtado J, Maestro MA, CorreaTapia M, Rutter G, VidalM, Ferrer J [2013] Ring1B bookmarks genes in pancreatic embryonic progenitorsfor repression in adult beta cells. Genes Dev. 27:52-63.

The Polycomb group (PcG) of genes encode epigenetic regulators assembled in complexes displayingchromatin modifying activities. Well known developmental regulators, they participate in cell differentiationand tissue homeostasis with an emphasis in progenitor cells. We focus on core subunits of complexes thatmonoubiquitylate histone H2A.

Figura 2 | Figure 2

Mitosis aberrante en células mutantes que carecen de RING1A y RING1B. La tinciónde DNA con DAPI muestra un puente cromosomal probablemente consecuencia de

replicación incompleta. Barra, 10 μm.

Aberrant mitosis of RING1A and RING1B-deficient cells. DAPI-stained mitosis showingchromosomal bridges indicating incomplete DNA replication. Scale bar, 10 μm.

Financiación | Funding• BFU2010-18146 (MINECO)• Oncocycle S2010/BMD2470 (CAM)• FP7-People-2011-ITN

• SAF2013-47997-P (MINECO)


13/22




12

Patricia BoyaCientifica titular

[email protected]

PhD, 2000Universidad de Navarra

Postdoctoral, 2001-2005CNRS (París, Francia)

Universisty of Cambridge (UK)

Contrato, 2005-2009Ramón y Cajal

Científica Titular, 2009CIB, CSIC

Funciones de la Autofagia en laFisiopatología de los Organismos

El interés de nuestro laboratorio se centra en entender por que elproceso de la autofagia es esencial para mantener la homeostasisde las células y qué patologías subyacen a alteraciones de este

mecanismo de degradación intracelular.

La importancia del proceso de autofagia queda patente por la letalidadembrionaria de animales deficientes en algunos de los genes Atg. En nues-

tro grupo estudiamos la relación de la autofagia con procesos esenciales

para las células como la proliferación, diferenciación y la muerte celular.Hemos demostrado que este proceso es importante para la diferenciaciónneuronal ya que animales deficientes de autofagia no generan neuronas

maduras y poseen defectos en neuritogenesis. Por otro lado hemosdemostrado que la inducción temprana de la autofagia durante procesosneurodegenerativos supone una respuesta citoprotectora. Daño axonalproducido in vivo en animales deficientes de autofagia aumenta los nivelesde muerte celular y por el contrario la inducción farmacológica de esteproceso retrasa el proceso de neurodegeneración. Estamos así mismointeresados en la relación de la autofagia con procesos de envejecimientodel sistema nervioso y hemos demostrado una disminución de la actividadde autofagia que podría en parte estar compensado por otros mecanismosde degradación lisosomal como la autofagia mediada por chaperonas.

Además y estrecha colaboración con empresas españolas estamos bus-cando nuevos productos que sean capaces de modular estos procesos.Hemos puesto a punto varios métodos de cribado para la determinaciónde nuevos compuestos que induzcan o bloqueen el proceso de autofagia yque puedan luego ser aplicados a la terapia para enfermedades humanas.

Lorena Esteban MartínezRaquel Gómez SintesLucía García LedoEsther Seco Martín

Ana Serrano PueblaSergio Rivas MuñozElena Sierra Filardi



En nuestro laboratorio utilizamos modelos celulares y animales para comprender el papel de la autofagia enla fisiología y la patología de los organismos. Este es un proceso de degradación intracelular que permite laeliminación y el reciclaje de componentes celulares. Es una importante respuesta frente al ayuno nutricional,participa en la degradación de orgánulos celulares y permite la supervivencia en situaciones de estrés.

Figura 1 | Figure 1

Distribución de la población total del células ganglionares de la retina de ratón

montada en plano y teñidas para el factor de transcripción Brn3a (A y B), y

representación del mapa de isodensidades de número de células ganglionares (C y D).

Retinal ganglion cell distribution in mouse retinal flatmounts stained for the transcription factorBrna (A and B). Isodensity map of retinal ganglion cell numbers (C and D).


14/22




113

Roles ofAutophagyin Health

and Disease

W

e want to understand why the process of autophagy is essentialto maintain cellular homeostasis and how deregulations in thismechanism can influence several pathological situations.

Animals deficient for several autophagy regulators, the Atg genes,

die during embryonic development revealing the importance of thisprocess to maintain cellular homeostasis. In our group we study therelationship of autophagy with essential processes of proliferation,differentiation and cell death. We have recently demonstrated that

autophagy is essential for neuronal differentiation since autophagy-

deficient animals generate reduced numbers of neurons in vitro andhave defects in neuritogenesis. We have also shown that autophagyis an early cytoprotective response during several neurodegenerativeconditions. Axonal damage in autophagy-deficient animals increases

cell death and conversely, pharmacological upregulation of this processincreases neuronal survival. In addtion we are interested in the role of

autophagy during the aging process in the nervous system and haverecently found a decrease in the activity of macroautophagy that seemsto be partially compensated by un upregulation of other lysosomalpathways as chaperone mediated autophagy.

We also collaborate with several companies in the search of newautophagy regulators. We have developed several screening methodsto find new autophagy inducers and inhibitors that could we used as

new therapies for the treatment of human diseases.


• Esteban-Martínez L, Boya P. [2015] Autophagic flux determination in vivo and ex vivo. Methods. Jan 30. pii: S1046-2023(15)00014-6. doi: 10.1016/j.ymeth.2015.01.008.

• Rodríguez-Muela N, Hernández-Pinto AM, Serrano-Puebla A, García-Ledo L, LatorreSH, de la Rosa EJ, Boya P [2014] Lysosomal membrane permeabilization and

autophagy blockade contribute to photoreceptor cell death in a mouse model of

retinitis pigmentosa. Cell Death Differ. 2014 Dec 12. doi: 10.1038/cdd.2014.203.• Gabandé-Rodríguez E, Boya P, Labrador V, Dotti CG, Ledesma MD [2014] High

sphingomyelin levels induce lysosomal damage and autophagy dysfunction in

Niemann Pick disease type A. Cell Death Differ 2014, Jan 31 (doi: 10.1038/ cdd.2014.4).

• Boya P, Diaz-Meco MT, Rubinsztein D, Sass M. [2014] Autophagy researchers. Autophagy. Mar;10(3):393-6. doi: 10.4161/auto.27581.

• Wang F, Bexiga MG, Anguissola S, Boya P, Simpson JC, Salvati A, Dawson KA.[2013] Time resolved study of cell death mechanisms induced by amine-modified polystyrene nanoparticles. Nanoscale. 2013 Nov 21;5(22):10868-76. doi: 10.1039/ c3nr03249c.

• Boya P, Codogno P. [2013] Cell biology: Recycling in sight. Nature. 2013 Sep5;501(7465):40-2. doi: 10.1038/501040.

• Boya P, Reggiori F, Codogno P. [2013] Emerging regulation and functions of autophagy. Nat Cell Biol. 2013 Jul;15(7):713-20. doi: 10.1038/ncb2788.

• Oeste CL, Seco E, Patton WF, Boya P, Pérez-Sala D [2012] Histochem Cell Biol. 2013 May;139(5):659-70. doi: 10.1007/s00418-012-1057-6.

• Rodríguez-Muela N, Koga H, García-Ledo L, de la Villa P, de la Rosa EJ, Cuervo AM, Boya P. [2013] Balance between autophagic pathways preserves retinal homeostasis. Aging Cell. 2013 Jun;12(3):478-88. doi: 10.1111/acel.12072.

• Marta Mauro-Lizcano, Lorena Esteban-Martínez, Esther Seco, Ana Serrano-Puebla,Lucia Garcia-Ledo, Claudia Figueiredo-Pereira, Helena L A Vieira and Patricia Boya[2014] New method to assess mitophagy flux by flow cytometry. Autophagy , inpress. http://dx.doi.org/10.1080/15548627.2015.1034403.

In our group we use cellular and animal models tounderstand the role of autophagy in the physiologyand pathology of organisms. Autophagy is anintracellular degradative process that allows theelimination and recycling of cellular constituents.This process is induced in many stress situationsacting as a cytoprotective response.

Financiación | Funding• i-link0701 (CSIC 2014-2015)

• SAF2012-36079 (MINECO 2013-2016)• INNPACTO IPT-010000-2010-48 (MICINN 2010-2013)

• CONSOLIDER CDS2010-00045 (MICINN 2011-2016)• DSM 2013-2014

• Provital 2013-2016

Figura 2 | Figure 2

Corte de una retina de ratón que

expresa constitutivamente el

marcador de autofagosomas LC3unido a la proteína fluorescente GFP

(tinción en verde). En rojo se han

marcado las mitocondrias que se han

teñido utilizando el anticupero para la

proteína mitocondrial TOMM20, y en

azul se observan los núcleos teñidos

con el marcador para DNA DAPI.

Section of a retina from theGFP-LC3 mouse, an animal modelthat constitutively expresses theautophagosomal marker LC3 coupledto the fluorescent protein GFP in green.Mitochondria stained with TOMM20 arelabelled in red and nuclei are revealedwith the DNA marker DAPI in blue.


15/22




14

Jesús del Mazo MartínezInvestigador Científico

[email protected]


Research Associated, 1987-1989California Institute of Technology , CALTECH,

Pasadena L.A. (California, USA)

Profesor Honorífico, 2006Universidad de Valparaíso (Chile)

Científico Titular, 1981Jefe de Grupo, 1984

Investigador Científico, 2006CIB, CSIC

BiologíaMolecular de la

Gametogénesis

Los RNAs pequeños no-codificantes (sncRNAs) son considerados

como importantes reguladores postranscripcionales en el desa-rrollo de las células germinales. Además de microRNAs (miRNAs)

endo-siRNAs y PIWI–RNAs (piRNAs), otros sncRNAs: pequeños RNAnucleolares (snoRNAs), o derivados de tRNAs o rRNAs parecen des-empeñar importantes funciones reguladoras en la gametogénesis y lafertilización. Combinando secuenciación masima (NGS), bioinformáticay biología celular y molecular estamos caracterizando el panorama deexpresión de sncRNAs en la diferenciación desde células germinalesprimordiales (PGC) hasta gametos y sus implicaciones en la fertilizacióny el desarrollo de preimplantación temprano. Por ejemplo, mientrasalgunos snoRNAs y miRNAs se expresan abundantemente en PGCsson reemplazados por piRNAs en espermatozoides y por endo-siRNAs

en ovocitos y cigotos. Es interesante comprobar como las secuencia devariantes de miRNA son mas abundantes en la espermatogéneis quesus correspondientes formas canónicas.

Otras alternativas de funcionales de miRNAs como los mecanismos deedición de sncRNAs también se están analizando en nuestro sistema.

Asi, la sustitución mediante ADAR de Adenosina por Inosina (recono-cida como guanosina por la maquinaria celular [A-to-I]) en precursoresde miRNAs, afecta el procesamiento de miRNAs. Descubrimos que laedición activa y la degradación de moléculas de precursor de RNAseditados ocurre durante el período de perifertilization.

También estamos aplicando estos estudios de regulación génica a la

valoración del efecto de reprotóxicos. Múltiples estudios han demostra-do la asociación entre exposición a sustancias tóxicas ambientales, talescomo los llamados disruptores endocrinos, y disfunciones del desarrolloen las células germinales. Estamos estudiando cómo la exposición pre-natal, incluso a bajos niveles de exposición, a estos compuestos puedeinducir cambios epigenéticos en la expresión de miRNAs en PGCs enlas siguientes generaciones no expuestas.

Jesús García LópezMiguel Angel Brieño Enríquez

Cristina Templado MeseguerDarío Fernández Zoppino

Eduardo Larriba TornelJulio Buñay Noboa

Eleni Papadopoulou



Nuestro interés se ha centrado en los últimos añosen la biogénesis y función de diferentes RNAsreguladores, no-codificantes, de pequeño tamaño(tales como miRNAs, piRNAs , endo-siRNAs,snoRNAs) en el desarrollo y la diferenciación de lalínea germinal y la reproducción en mamíferos y supapel en la desregulación genética y epigenéticamediada por algunos reprotóxicos ambientales.

Figura 1 | Figure 1

Apoptosis en células germinales primordiales (PGCs) de ratones machos expuestos

durante su vida fetal a vinclozolina (un fungicida utilizado en la agricultura, con efectos

antiandrogénicos). Co-detección en microscopía confocal de apoptosis por TUNEL y

marcaje específico con SSEA-1 para células PGC (13,5 días postcoitum). En la parte

superior de la figura: Testis junto con el MesoNefros.

Apoptosis in primordial germ cells (PGCs) of male mice exposed during fetal life to vinclozolin(a widely used fungicide in agri culture, with antiandrogenic effects). Examples of co-detectionby confocal microscopy analysis of apoptosis by TUNEL and SSEA-1 positive PGCs cells(from 13.5 days post coitum embryos). Testis showed at the top of the figure along with theMesoNephros.


16/22




115

Molecular Biologyof Gametogenesis

The small non-coding RNAs (sncRNAs) are considered as pos-transcriptional key regulators of germ cell development. In addi-tion to microRNAs (miRNAs) endo-siRNAs and PIWI-interacting

RNAs (piRNAs), other sncRNAs generated from small nucleolar RNAs(snoRNAs), -tRNAs or rRNAs-derevatives may also play important regu-latory roles in gametogenesis and fertilization. Combining next genera-tion sequencing (NGS), bioinformatics and cell and molecular biologyapproaches we are characterizing the regulatory landscape of smallnon-coding RNAs during germ cell differentiation from primordial germ

cells (PGCs) to gameta and the consequences of the expression of thedifferent classes of these small RNAS in fertilization and early preimplan-

tation development. Both, microRNAs and snoRNA-derived small RNAsare abundantly expressed in PGCs but transiently replaced by piRNAsin spermatozoa and endo-siRNAs in oocytes and zygotes. Interestingly,miRNA sequence variants also shows an increment of non-canonicalmicroRNA forms along male germ cell differentiation.

Other functional alternatives in the miRNAs such as RNA editing mecha-nisms are also being analysed in our system. Adenosine-to Inosine(A-to-I) editing represents a post-transcriptional modification of double-

stranded RNA, including miRNA precursors. Inosine is recognized asguanosine (G) by the cell machinery, which affects the subsequent

processing of edited molecules. We discovered that both active editing

and the degradation of edited precursor RNA molecules occur during theperifertilization period.

We are also applying these basic gene regulatory aspects to the effect of

reprotoxicants. Multiple studies demonstrated the association betweenexposure to environmental toxicants -such as the so-called endocrinedisruptors- and developmental dysfunctions in germ cells. We are study-ing how prenatal exposure to this compounds could induce induces epi-genetic changes in the expression of miRNAs in PGCs in the followingnon-exposed generations, even at low level of exposure.


• García-López J., Alonso L., Cárdenas D.B., Artaza-Alvarez H, Hourcade J.de D.,Martinez S., Brieño-Enríquez M. A., and del Mazo J. [2015] Diversity and functionalconvergence of small non-coding RNAs in male germ cell differentiation and

fertilization. RNA, 21: 946-962.• Brieño-Enríquez M. A., García-López J., Cárdenas D. B., Guibert S., Cleroux

E., Děd L., Hourcade J.de D, Pěknicová J., Weber M. and J. del Mazo [2015]

Transgenerational paternal effects of prenatal germ cell exposure to vinclozolin

are mediated by microRNAs. PLoS ONE 10(4): e0124296. doi:10.1371/journal.pone.0124296.

• J. del Mazo, J. García-López and M. Weber [2014] Epigenetic traits of testicularcancer: from primordial germ cells to germ cell tumors. Epigenomics, June2014, Vol. 6, (3): 253-25.

• García-López J., Hourcade JdD, Alonso L., Cárdenas D.B. and del Mazo J. [2014]

Global characterization and target identification of piRNAs and endo-siRNAs in mouse gametes and zygotes. BBA-Gene Regulatory Mechanisms. 1839:463-475.

• G. M. Oresti,. J. García-López, M. I. Aveldaño and J. del Mazo [2013] Cell-type- specific regulation of genes involved in testicular lipid metabolism: fatty acid-

binding proteins, diacylglycerol acyltransferases and perilipin. Reproduction 146, 471-480.

• J. García-López, M.A. Brieño-Enríquez and J. del Mazo [2013] MicroRNA biogenesis and variability. BioMolecular Concepts. 4(4): 367–380.

• M. A. Brieño-Enríquez, J. Gacía-López, J. del Mazo [2013] Especificidad de los alteradores endocrinos en la expresión génica durante el desarrollo. Revista deSalud Ambiental, 13: 67-69.

• García-López, J., Hourcade, JdD, and del Mazo, J [2013] Reprogramming of microRNAs by adenosine-to-inosine editing and the selective elimination of edited

microRNA precursors in mouse oocytes and preimplantation embryos. Nucleic Acids Research 41: 5483–5493.

• J. del Mazo M.A. Brieño-Enríquez, J. García-López, L.A. López-Fernádez and M. De

Felici. [2013] Endocrine disruptors, gene deregulation and male germ cell tumors. International Journal of Developmental Biology 57: 225 - 239.

In recent years, our interest has been focused inthe biogenesis and function of various small non-coding regulatory RNAs (such as miRNAs, piRNAs,endo-siRNAs, snoRNAs) in the development anddifferentiation of the germline and reproduction inmammals and their role in genetic and epigenetic

deregulation mediated by some environmentalreprotoxicants.

Figura 2 | Figure 2

Se ha demostrado que RNAs derivados de pequeños RNAs nucleolars (snoRNAs)

pueden actuar como silenciadores de genes. SNORD21 mostró actividad del tipomiRNA. Se muestra la predicción de estructura de SNORD21 como ejemplo de snoRNA

detectados en las células germinales y cigotos y la potencial region de interaccion entre

caja C/D (posible guía para metilación del rRNA) del snoRNAs y el rRNA.

It has been demonstrated that several small RNAs derived from snoRNAs can act as genesilencers. Predicted secondary structures of the SNORD21 as an example of small nucleolarRNAs (snoRNA) detected in germ cells and zygotes. SNORD21 showed miRNA activity.Potential base pairing interactions between C/D Box snoRNAs and rRNA are showed. TheD Box motif serves as a guide for rRNA methylation.

Financiación | Funding• 11-MRES-PNRPE-9-CVS-072-Nº210064934 (Ministère de l’Ecologie,

du Developpment Durable, des Transports et du Logement.República Francesa)

• 201020E016 (PIE)• BFU2013-42164-R (MINECO)


17/22




16

Rosa María Lozano PuertoCientífica Titular

[email protected]


Postdoctoral, 1991-1993University of California Berkeley (USA)

Investigador Contratado, 1993-2001MEC, CIB

Científica Titular, 2001Jefe de Grupo, 2008CIB, CSIC

Reconocimiento Célula-Biomaterial

Las aleaciones Cobalto-Cromo con alto contenido en carbono(CoCrHC) se proponen como material alternativo para prótesisde cadera. Las bajas tasas de desgaste–corrosión que presentan

éstas aleaciones contrastan con las del par polietileno/metal, ampliamen-te utilizado en clínica y que se caracteriza por generar gran cantidad departículas en el lugar del implante, que se han relacionado con procesosde osteolisis y pérdida final de la prótesis lo que ha motivado la búsqueda

de otros materiales. Es por esta razón por la que se propone el estudio delas aleaciones de CoCrHC y del efecto de las partículas que se generancomo consecuencia del proceso de tribocorrosión de este material. Losefectos producidos en la célula por los productos derivados del desgaste-corrosión de las aleaciones CoCrHC, partículas e iones, se evalúan en las

líneas celulares representativas del entorno de la prótesis osteoarticular.

El Mg y sus aleaciones son materiales interesantes debido a las pro-piedades que presentan: son ligeros, su módulo elástico y densidad

son semejantes a los del hueso, son reabsorbibles, sus productos decorrosión no son tóxicos y son fácilmente excretados en la orina. Sinembargo, la principal limitación reside en que la velocidad de degrada-ción de éstos es mayor que la velocidad necesaria para la regeneracióndel tejido. Se pretende, mediante la aplicación de tratamientos, controlarla velocidad de degradación y diseñar materiales de base Mg cuyareabsorción esté sincronizada con la regeneración del tejido óseo areparar. Se estudia además, el efecto de las partículas de Mg sobre larespuesta celular.

Se diseñan nuevas superficies biomiméticas sobre materiales cerámicos

como son las hidroxiapatitas sustituidas con silicio mediante la funciona-

lización con distintas proteínas, como son ciertos factores de crecimien-to que favorecen la vascularización del tejido estimulando la actividadbiológica de otros péptidos implicados en el crecimiento del tejido óseo.

María Encarnación López FernándezNatalia Soledad Fagali


Blanca Teresa Pérez-Maceda

Investigadora del equipo | Staff scientist:

http://www.cib.csic.es/grupo.php?idgrupo=67

Se investiga la respuesta celular y molecular de la célula al interaccionar con materiales metálicos y cerámicos deaplicación en reparación ósea. Entre los metálicos se analizan aleaciones de Cobalto-Cromo y de biodegradablesde base Magnesio y, entre los cerámicos, las hidroxiapatitas. Se estudian los efectos de las partículas metálicas deldesgaste-corrosión del material implantado. En cerámicos, se diseñan superficies con distintas proteínas.

Figura 1 | Figure 1

Microscopía multidimensional en tiempo real in vivo de macrófagos J774 en presencia de partículas de magnesio. Imágenes del cultivo de macrófagos expuesto a las partículas de

Mg (1 mg/ml; negro) durante distintos tiempos (0 y 24 horas). A las 24 horas, los macrófagos se dividen y algunos mueren al interaccionar con las partículas que se van degradando

durante el cultivo. (Referencia Alvarez F. y colab. en Microscopy: advances in scientific research and education ).

In vivo time-lapse multidimensional microscopy of macrophages J774 in presence of magnesium particles. Images of macrophages´ culture exposed to Mg particles (1 mg/ml; black images) atdifferent times (0 and 24 hours). At 24 h., some macrophages duplicate and those located close to particles displayed morphological changes that developed in cell death. Mg particles degrade andbecome clear. (Reference Alvarez F. et al. in Microscopy: advances in scientifc research and education).


18/22




117

Cell-Biomaterial Recognition

Total hip replacement by metallic biomaterials with loss of functionhas become an important concern in human health. The mostwidespread clinical substitution for hip substitution is given by

the polyethylene/metal joint replacement. However, excessive wear ofpolyethylene causes the production of particles that is believed to be themajor cause of the progressive osteolysis and subsequent loosening ofprosthesis. This problem has strongly driven the use of Metal on Metal(MoM) combinations as a replacement in joint prosthesis, specifically,

made of CoCr alloys, due to their substantially low corrosion and wearrates. But unfortunately, there are still wear particles and ions that arereleased in the body with these implants. The effect of the wear debris

and ions derived from the tribocorrosion process of the MoM in the cell

response are under analysis in studies with those cell lines that betterrepresent the osteoarticular prostheses cell microenvironment.

Magnesium (Mg) and its alloys are biodegradable materials suitablefor bone repair application due to its biodegrability, reabsorbability and

osteoconductivity. The density, elastic modulus and compressive strengthproperties of Mg are more similar to bone. Mg is a necessary element forthe incorporation of calcium to bone and to stimulate the growth of newtissue, is non-toxic and degrades in body fluids, making suitable for ortho-

pedic applications. In spite of the desirable properties, Mg-based materi-als have very high corrosion rate that need to be controlled. Researchpretends with different approaches synchronize the degradation kinetic of

Mg-based materials and bone tissue repair and analyze the effect of Mg

particles on cell response.

New ceramic materials hydroxyapatite-based are under study upon func-tionalization with proteins, as are several growth factors that promotes

tissue vascularization and increase the biological activity of other peptidesinvolved in bone tissue growth.

Research is focus in the analysis of the molecular and cell response upon interaction with metallic and ceramicmaterials for application in bone tissue repair. Metallic materials as cobalt-chromium alloys with high carboncontent and some biodegradable magnesium-base, and ceramics as hydroxyapatites are selected. The effect on thecell of metallic debris, particles and ions, are under study. In ceramics, new surfaces are designed with proteins.


• Lozano RM*, Pérez-Maceda BT, Carboneras M, Onofre-Bustamante E, García- Alonso MC, Escudero ML [2013] Response of MC3T3-E1 osteoblasts, L929fibroblasts and J774 macrophages to fluoride surface-modified AZ31 magnesium

alloy. Journal of Biomedical Materials Research: Part A. 101: 2753-2762.*Corresponding author.• Alvarez F, Lozano Puerto R, Pérez-Maceda B, Grillo C, Schilardi P, Fernández

Lorenzo M [2013] Efecto de micropartículas de Mg con y sin tratamiento conKF en células osteoblásticas y macrofagos. The Journal of the ArgentineChemical Society. 100: 48-52.

• Billi F, Iglesias C, Onofre E, Lozano RM, Pérez-Maceda B, Rubio JC, Escudero ML,García-Alonso MC [2013] Characterization of oxidized TiAlV after fretting-corrosiontests using near-field microscopy. British Journal of Surgery. Abstract. 100(Suppl. 1): 13.

• Bodelón O, Iglesias-Urraca C, Díaz I, Lozano RM, Pérez-Maceda BT, Clemente C, Alobera MA, García-Alonso MC, Rubio Suárez JC, Escudero ML. [2014] Analysisof metallic traces from biodegradation of AZ31 magnesium alloy in rat organs. British Journal of Surgery. Abstract. 101 (Suppl. 1): 6.

• Iglesias-Urraca C, Bodelón O, Díaz I, Lozano RM, Pérez-Maceda B-T, Clemente C, Alobera MA, García-Alonso MC, Rubio Suárez JC, Escudero ML. [2014] Clinical- radiological and histological correlation of AZ31 alloy used as a prosthetic implant.

British Journal of Surgery. Abstract. 101 (Suppl. 1): 6.• Alvarez F, Lozano Puerto RM, Pérez-Maceda BT, Grillo CA, Fernández Lorenzo MA[2014] Effect of Mg particles on MC3T3-E1 and J774 cellular cycle. Influence offluoride treatment. European Cells and Materials. Vol 28 (Suppl 3): 65.

• Alvarez F, Lozano Puerto RM, Pérez-Maceda BT, Grillo CA, Fernández Lorenzo MA[2014] Multidimensional microscopy: A suitable technique to follow in vivo the

interaction between biodegradable biomaterials and cells. In “Microscopy:advances in scientific research and education” Microscopy book nº6 Vol.1. Editor: A. Méndez-Vilas. Editorial: Formatex Research Center (Badajoz,España): 523-529.

Financiación | Funding• MAT2011-29152-C02-02 (MINECO)• CAM S2009/MAT1472 (CAM) Grupo asociado


19/22




18

La lámina nuclear está muy conservada en eucariotas, aunque sólobien caracterizada en metazoos; sus principales componentes,las laminas, no están conservados en otros eucariotas. En nues-

tro laboratorio investigamos las proteínas que componen la lámina enplantas que carecen de genes de laminas. Hemos analizado varias pro-

teínas candidatas a realizar funciones de laminas en plantas. El análisisbioinformático de las proteínas NMCP, unas de las principales candida-tas, reveló que se trata de una familia muy conservada que compartemuchas características con las laminas de metazoos como son los dostipos básicos, la estructura tripartita con un largo segmento central coi-led coil con capacidad de dimerización y varias secuencias específicas

conservadas (Fig 1; Ciska et al., JXB 2013), que unido a su capacidadde dimerizar y formar filamentos, localización en la lámina, asociación a

proteínas SUN, expresión regulada durante el desarrollo e implicación enalgunas de las funciones de las laminas como la regulación del tamaño

y forma nuclear, organización de la heterocromatina y asociación delnúcleoesqueleto al citoesqueleto, nos han permitido establecer queconstituyen los análogos funcionales de las laminas en plantas (Ciskaand Moreno Díaz de la Espina, PSB 2013). La producción de anticuer-pos contra dominios conservados de las proteínas nos ha permitido

determinar las características de las proteínas NMCP1 y NMCP2 endó-genas en Allium cepa, su localización nuclear y presencia en el núcleoes-queleto. Estamos caracterizando también en este sistema las proteínasque interaccionan con ellas, principalmente las SUNs. Todos estos datos

junto con otros de la li teratura nos han llevado a establecer por primeravez un modelo de organización de la lámina en plantas (Fig 2; Ciska andMoreno Díaz de la Espina, FPS 2014). El grupo trabaja integrado en elInternational Plant Nucleus Consortium (http://bms.brookes.ac.uk/ipnc).

Susana Moreno Díaz de la EspinaInvestigadora Científica

[email protected]

PhD, 1975Universidad Complutense Madrid

Postdoctoral, 1976-1978DKFZ (Heidelberg, Alemania)

Visiting Scientist, 1987NCI/NIH. Frederick (MD, USA)

Científica Titular, 1979Jefa de Grupo, 1981Jefa de Laboratorio, 1997

Investigadora Científica, 2002CIB, CSIC

Matriz Nuclear y Regulación de laOrganización y Funcionalidad Nuclear

Malgorzata Ciska Ana Ugidos ValladaresMercedes Carnota Romero



Nuestro objetivo es el análisis de la lámina nuclear de plantas. Hemos determinado los análogos funcionalesde las laminas de metazoos, las proteínas NMCP y caracterizado sus dos homólogos NMCP1 y NMCP2 en lamonocotiledónea Allium cepa y su interacción con las proteínas SUN que son las únicas proteínas asociadas alaminas conservadas en plantas y forman parte de los complejos que unen el núcleoesqueleto y citoesqueleto enmetazoos y plantas.

Figura 1 | Figure 1

Estructura de NMCPs y laminas. Ambas presentan una distribución similar de coiled

coils (cajas naranja), regiones conservadas (barras verdes), sitios para cdk1 (barras

rojas), NLS (cajas verdes) y un segmento de aa ácidos (caja roja). Las NMCPs carecen

de plegamiento Ig (elipse negra) y la caja CAAX de laminas pero tienen el extremo

C-terminal conservado. Regiones que dirigen las NMCP a la EN (*).

Structural analogies of NMCPs and lamins. Both display a similar distribution of coiled coils(orange boxes), conserved regions (green bars), cdk1 phosphorylation sites (red bars), a NLS(green boxes) and a stretch of acidic aminoacids (red boxes). NMCPs lack the Ig fold (blackellipse) and the CAAX box of lamins, but have a conserved C-terminus. Regions mediating NElocalization of NMCPs (*).

Financiación | Funding• BFU2010-15900 (MINECO)• PIE 201020E019 (CSIC)


20/22




119

Nuclear Matrix

and Regulationof the NuclearOrganization andFunction

The nuclear lamina is highly conserved in eukaryotes, but onlywell characterized in metazoa. The main components of themetazoan lamina are the lamins that are not conserved in other

eukaryotes. We investigate the proteins that form the lamina in plants

that lack genes for lamins. We have analyzed several protein candidatesto play lamin functions in plants. The bioinformatic analysis of NMCPproteins, the main candidates to play lamin functions in plants, revealedthat this is a highly conserved family of proteins that share multiplecharacteristics with metazoan lamins as are the two basic types, thetripartite structure with a long central coiled coil domain with dimeriza-tion ability, and several conserved specific domains (Fig 1; Ciska et al.,

JXB 2013), which along with their ability to dimerize and form filaments,

localization in the lamina, binding to SUN proteins, developmentallyregulated expression and involvement in some of the nuclear functionsregulated by lamins such as nuclear shape and size determination,heterochromatin organization and association of the nucleoskeleton tocytoskeleton allowed us to establish that they constitute the functional

analogs of metazoan lamins in plants (Ciska and Moreno Díaz de laEspina, PSB 2013). Antibodies produced against conserved regions ofNMCP1 and NMCP2 allowed us the characterization of the endogenousproteins in this system and the determination of their nuclear localiza-tion and presence in the nucleoskeleton. We are also characterizing theproteins interacting with NMCPs in this system, mainly the SUNs. Theabove results along with others in the literature allowed us to establishfor the first time a model for the organization of the plant nuclear lamina

(Fig 2; Ciska and Moreno Díaz de la Espina, FPS 2014). The groupsbelongs to the International Plant Nucleus Consortium (http://bms.brookes.ac.uk/ipnc)


• Ciska M, Moreno Diaz de la Espina S [2014] The intriguing plant nuclear lamina. Front Plant Sci. 5, 166. DOI: 10.3389/fpls.2014.00166.

• Gasset-Rosa F, Coquel AS, Moreno-del Álamo M, Chen P, Song X, Serrano AM,Fernández-Tresguerres ME, Moreno-Díaz de la Espina S, Lindner AB, Giraldo R

[2014] Direct assessment in bacteria of prionoid propagation and phenotype selection by Hsp70 chaperone. Mol Microbiol 91: 1070-1087.

• Ciska M, Moreno Díaz de la Espina S [2013] NMCP/LINC proteins. Putative lamin analogs in plants? Plant Signaling & Behavior 8: 12e26669.

• Ciska M, Masuda K, Moreno Díaz de la Espina S [2013] Lamin-like analogues in plants: the characterization of NMCP1 in Allium cepa. J Exp Bot 64: 1553-1564.

Our aim is the analysis of the plant nuclear lamina.We have determined the functional analogs ofmetazoan lamins in plants, the NMCP proteinfamily and analyzed the two homologs MMCP1 andNMCP2 in the monocot Allium cepa, as well as theirinteractions with SUN proteins that are the onlylamin-binding proteins conserved in plants and formthe protein complexes that link the nucleoskeletonand cytoskeleton in metazoan and plants.

Figura 2 | Figure 2

La lámina vegetal y sus principales interacciones. La lámina de proteínas NMCP se une a los PNC a traves de Nup136 y NUA, y se asocia a los complejos que conectan núcleo y

citoplasma por unión de las NMCPs a SUNs y proteínas KASH específicas (WIP). Estos complejos conectan la lámina con el citoesqueleto de actina y los complejos γ-TuC pero

también anclan proteínas a la MNE (RanGAP). Interacciones no aclaradas (?).

The plant lamina and its main interacting partners. The NMCP-based lamina binds to NPCs through Nup136 and NUA, and associates to nucleocytoplasmic linkers by binding of NMCPs to SUNsand plant specific KASH proteins (WIP). These complexes connect the lamina with the actin cytoskeleton and the γ-TuC complexes but also anchor proteins to the ONM (RanGAP). Not elucidated

interactions (?).


21/22




0

José Luis BarberoEsteban

Lucas SánchezRodriguezPhD, 1981

Universidad Complutense de Madrid

Associate Research, 1984NYU Medical Center. Pathology Department.

Dr. Angel Pellicer laboratory (New York, USA)

Researcher, 1983-1996Pharmacia/Antibioticos Pharma

Group Leader, 1996-2006Pharmacia/Department of Immunology

and Oncology. CNB.

Investigador Científico, 2006CIB, CSIC


Postdoctoral, 1977-1979Investigador Asociado, 1979-1981Zoological Institute University of Zurich

Jefe de Grupo, 1981-1984European Molecular Biology Laboratory

(Heidelberg, Alemania)

Científico Titular, 1985Investigador Científico,1989Profesor de Investigación, 2004CIB, CSIC

Chromosomal Dynamicsin Meiosis

In collaboration with the groups of AM Pendás ( Cancer ResearchCenter, Salamanca) and of JA Suja (Autonoma University of Madrid)we have study the function of different proteins called “cohesin-

regulators” that control the dynamics of the cohesin complex, not onlyduring the chromosomal segregation, but also in processes of controlof the gene expression in which the cohesins act shaping the structureof certain regions of the chromosomes, such as the topoisomerase α

II, the acetyltransferases ESCO1 and ESCO2 and of the histone-kinasehaspin in mammals. On the other hand, our recent research has cen-tered on studying, in collaboration with different laboratories, the patholo-

gies produced as consequence of the lack of function of the meiosisspecific cohesin STAG3, which was identified and characterized by the

first time in 2001 in my laboratory. The study in deficient mice in STAG3

demonstrated the need of his function for the fertility (reference 7). Thediscovery of mutations in human STAG3, which drive to the pathologynamed as “ Premature ovarian failure “ and his possible implicationin cancer of ovary has been published in the prestigious journal NewEngland J. Med. with the participation of our laboratory (reference 6). L.Sánchez is working on the evolution of sex-determining mechanisms.

Dinámica Cromosómicaen Meiosis

En colaboración con los grupos de AM Pendás (Centro deInvestigación del Cancer, Salamanca) y de JA Suja (Universidad

Autónoma de Madrid) se han estudiadado diferentes proteínasdenominadas “cohesin-regulators” que controlan la dinámica del complejode cohesinas, no solo durante la segregación cromosómica, sino tambiénen procesos de control de la expresión génica en los que las cohesinasactúan modelando la estructura de ciertas regiones de los cromosomas.Esencialmente hemos estudiado la topoisomerasa alfa-2, las acetiltransfe-rasas ESCO1 y ESCO2 y la histona quinasa haspin en mamíferos. Por otraparte, nuestra investigación se ha centrado en estudiar en colaboración

con diferentes laboratorios, las patologías producidas como consecuenciade la falta de función de la cohesina específica de meiosis STAG3, identifi-

cada y caracterizada por primera vez en 2001 en mi laboratorio. El estudioen ratones deficientes en STAG3 demostró la necesidad de su función para

la fertilidad (referencia 7). El descubrimiento de mutaciones en humanosde la STAG3 que conducen a la patología denominada como “Prematureovarian failure” y su posible implicación en cáncer de ovario se ha publica-do en la prestigiosa New England J. Med. con la participación de nuestrolaboratorio (referencia 6). L. Sánchez está trabajando sobre la evolución delos mecanismos de determinación sexual.


• Barbero JL [2013] Cohesin Complexes: Modulators of Chromatin OrganizationControl Gene Expression in Immune System. In: Advances in Medicine andBiology Vol. 58.pp. 167-176. Editor: Leon V. Berhardt. Nova Science Publisher,Inc. New York. USA. ISBN: 978-1-62257-803-0.

•

05 biologia celular y molecular

Documents