GRUPOS DE INVESTIGACIÓN

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN RELACIONADOS CON EL MÁSTER

  • Unidad de Desarrollo de plantas: https://www.ibvf.csic.es/desarrolloPlantas. Está constituida por un grupo de investigadores del CSIC y de la Universidad de Sevilla que combinan diferentes aproximaciones para estudiar los mecanismos moleculares que controlan el desarrollo vegetal. El principal objetivo de la Unidad es integrar diferentes abordajes para desvelar cómo interaccionan tres elementos clave como son las señales procedentes del entorno, el metabolismo del carbono y la regulación epigenética, sobre el desarrollo de las plantas y analizar su evolución desde algas a plantas superiores. Para estos estudios, resulta crucial el uso de técnicas masivas de adquisición de datos (-ómicas), por lo que mantenemos una estrecha colaboración con el Departamento de Informática e Inteligencia Artificial de la Universidad de Sevilla.

 

  • Respuesta a estrés por metales en organismos fotosintéticos: https://www.ibvf.us-csic.es/respuesta-estres-por-metales-en-organimos-fotosinteticos. El objetivo principal de nuestro grupo de investigación es la mejora de la productividad de microorganismos fotosintéticos con aplicaciones en biotecnología y en acuicultura. Para ello nos centramos en diversos organismos modelo bajo distintas condiciones de estrés.

    Una de las metas de nuestra investigación es la mejora de la productividad primaria de microalgas en condiciones limitantes, como pueden ser la limitación de hierro como nutriente o el estrés inducido por elevada luz o temperatura. Estos organismos no solo son constituyentes fundamentales del fitoplancton oceánico, contribuyendo de forma decisiva a la fijación de CO2, sino que tienen usos como fuente de biomasa, biocombustibles y productos químicos de interés, piensos para animales y fuente de fitoplancton en acuicultura. Sin embargo, la biodisponibilidad de metales puede limitar la eficiencia fotosintética y la productividad primaria de las microalgas, aunque algunos de estos microorganismos fotosintéticos tienen la capacidad de utilizar proteínas redox alternativas en función de la disponibilidad de metales. En nuestro grupo utilizamos la diatomea modelo Phaeodactylum tricornutum con el objetivo de generar nuevas cepas capaces de crecer mejor en condiciones limitantes de hierro. Igualmente, dado que las microalgas se caracterizan por una alta sensibilidad a condiciones de luz y temperatura elevadas, se pretenden obtener cepas modificadas más resistentes a estos dos factores. Todo ello resultaría en un aumento de las capacidades biotecnológicas de los cultivos acuícolas, tanto bajo unas condiciones climáticas que son usuales en España, y que limitan su producción comercial, como en las condiciones de calentamiento global que se aproximan.

    Por otra parte, en cianobacterias el citocromo c6 (una hemoproteína) y la plastocianina (una proteína de cobre) actúan como transportadores alternativos de electrones entre los complejos fotosintéticos citocromo b6f y fotosistema I y en respiración. Recientemente se ha descrito que el sistema que regula el intercambio citocromo c6/plastocianina está compuesto por un factor de transcripción (PetR) y una proteasa (PetP), esta última actuando como regulador de los niveles del factor de transcripción en respuesta a la presencia de cobre. En el grupo estamos llevando a cabo una caracterización en profundidad del sistema que regula el intercambio citocromo c6/plastocianina en cianobacterias, tratando de identificar los mecanismos de detección del cobre y de transducción de señales. El principal objetivo es comprender cómo se regula la expresión de estas dos proteínas esenciales y cómo las cianobacterias ajustan el proceso fotosintético en respuesta a los cambios en la disponibilidad de metales. El propósito final de este trabajo es mejorar la productividad fotosintética primaria –y consecuentemente el secuestro de CO2– en condiciones de estrés por metales, ya sea por exceso o por limitación. Este conocimiento facilitará el uso de las cianobacterias como biofactorías, permitiendo la optimización racional de los medios utilizados para su cultivo y el conocimiento básico de dos de los promotores más utilizados para la expresión heteróloga de proteínas en cianobacterias.

 

  • Expresión génica y transducción de señales en organismos fotosintéticos. https://www.ibvf.csic.es/node/70. Nuestro grupo está interesado en la regulación del metabolismo del carbono y el nitrógeno, así como en la adaptación de las cianobacterias a diferentes condiciones ambientales. Utilizamos como organismo modelo la cianobacteria unicelular Synechocystis sp. PCC 6803. En relación con la regulación del metabolismo del nitrógeno hemos estudiado en detalle la regulación postraduccional de la Glutamina sintetasa. Hemos descifrado esta regulación, basada en la interacción de la enzima con dos proteínas pequeñas (IFs), y se ha determinado la estructura de la enzima y su región de interacción con los IFs mediante mutagénesis dirigida. Actualmente estamos centrados en el estudio de nuevas proteínas de respuesta a cambios nutricionales de nitrógeno con una posible función reguladora. Con respecto al metabolismo del carbono estamos estudiando la regulación de la síntesis y degradación del glucógeno como compuesto de carbono de reserva. Igualmente, en la optimización de la capacidad de fijación fotosintética de CO2, hemos centrado nuestra atención en la regulación de enzimas como las FBPasas. Todo ello con una visión biotecnológica centrada en producción de compuestos de interés como los biocombustibles mediante ingeniería metabólica. En relación con la adaptación a las condiciones ambientales se han analizado los sistemas de respuesta a la presencia de metales, con especial énfasis en el arsénico y el cobre. Finalmente, en relación con el metabolismo redox y su influencia en cianobacterias nos hemos interesado en la función de las tiorredoxinas. En la actualidad estamos estudiando el papel esencial de la tiorredoxina TrxA y el sistema de reducción de estas proteínas mediante el uso de mutantes condicionales. https://sites.google.com/site/cyanogeneexpression/

 

  • Señalización redox y respuesta a estrés ambiental en plantas. https://www.ibvf.csic.es/category/l2/l2g2-biotecnolog%C3%ADa-de-semillas-de-cereales. Los organismos fotosintéticos producen la mayor parte de la materia orgánica y el oxígeno de la biosfera, siendo esenciales para la vida en la tierra. Como organismos sésiles, las plantas están sometidas a situaciones ambientales cambiantes, en consecuencia, la regulación del metabolismo en el cloroplasto, orgánulo donde tiene lugar la fotosíntesis y otros procesos metabólicos, es de especial relevancia. El trabajo en nuestro grupo de investigación, formado por investigadores de la Universidad de Sevilla y del CSIC, se centra en la regulación redox, a traves de intercambio disulfuro-ditiol de residuos de cisteína, del metabolismo cloroplastídico. Mediante la combinación de estrategias genéticas, bioquímicas y fisiológicas, estudiamos la interacción entre los diferentes sistemas de control redox del cloroplasto y su importancia en el crecimiento y desarrollo de la planta, así como en la respuesta a situaciones de estrés.

 

 

 

  • RNAs reguladores de cianobacterias.

https://www.ibvf.csic.es/biologiaRNA/RNAs_reguladores. La secuenciación de alto rendimiento de genotecas de cDNA (RNA-Seq) ha revolucionado nuestra visión de la complejidad del transcriptoma bacteriano al revelar la presencia de numerosos RNAs pequeños no codificantes (sRNAs), así como una abundante transcripción antisentido. Los RNAs no codificantes se reconocen actualmente como reguladores post-transcripcionales de prácticamente todos los aspectos de la fisiología bacteriana, siendo elementos esenciales de los circuitos reguladores operados por la mayoría de los factores de transcripción conocidos. Las cianobacterias fotosintéticas son un grupo de organismos con un metabolismo muy versátil, unos requerimientos nutricionales mínimos y una enorme capacidad de adaptación a entornos cambiantes. Así, por ejemplo, su “nutriente” fundamental, la luz del sol, está sometido a ciclos diarios de luz y oscuridad así como a cambios de intensidad que dependen de la hora del día o de la época del año. Además, las cianobacterias más complejas como Nostoc sp., nuestro organismo modelo, son capaces de llevar a cabo diversos procesos de diferenciación celular. Uno de ellos, la diferenciación de heterocistos (células especializadas en la fijación de nitrógeno atmosférico), tiene lugar en respuesta a la carencia de nitrógeno combinado. Nuestro trabajo se centra en el estudio de los procesos de adaptación a estrés nutricional de carencia de nitrógeno, incluyendo la diferenciación de heterocistos, desde la perspectiva de la participación de moléculas de RNA reguladoras. Para ello aplicamos acercamientos globales, incluyendo análisis transcriptómico de la respuesta a estrés nutricional mediante RNA-Seq (Mitschke et al, 2011), o el diseño de algoritmos para la predicción de sRNAs en genomas cianobacterianos (Brenes-Álvarez et al., 2016). 

 

Las investigaciones del grupo se centran en la producción por microorganismos fotosintéticos de compuestos con interés comercial, industrial o energético, tales como carotenoides, ficobiliproteínas, polisacáridos, lípidos, alcoholes o inositoles polifosfato. A partir del conocimiento de los organismos, de los procesos implicados y de los sistemas de cultivo, se persigue aprovechar la capacidad fotosintética de los mismos para generar productos de valor, a la vez que se contribuye a eliminar CO2 de procesos industriales. Nuestros objetivos científicos son: Desvelar los mecanismos moleculares que controlan la fisiología y biosíntesis de compuestos de interés en microalgas mediante la integración de datos multiómicos. Determinar el papel de los inositoles polifosfato como reguladores de la asimilación de CO2 en microalgas y su implicación en la generación de biocombustibles de 4ª generación. Evaluar el modo de acción de derivados de microalgas en la bioestimulación de plantas de interés agronómico.

  • Control genético y nutricional del desarrollo en Caenorhabditis elegans: https://www.timetabproject.eu. 

La mayoría de los procesos biológicos se estructuran alrededor de ciertos límites temporales. Los relojes circadianos han surgido en todo tipo de organismos vivos como un mecanismo de adaptación a los cambios cíclicos provocados por el ritmo de día/noche. Otros relojes biológicos, como el reloj del desarrollo de C. elegans, generan oscilaciones en la expresión génica y el comportamiento de los nematodos en una escala temporal distinta a la de los ritmos circadianos. Sin embargo, ambos procesos comparten características a nivel de función y de mecanismo. En nuestro laboratorio utilizamos C. elegans para desvelar nuevos componentes moleculares del reloj del desarrollo de C. elegans y para caracterizar las rutas de regulación ambiental de este proceso, especialmente su control nutricional.

 

 

 

 

  • Protein quality control in the secretory pathway and autophagy. Control de calidad de proteínas en la vía secretora y autofagia. https://personal.us.es/vgoder/

Estamos investigando cómo se controla el plegamiento de proteínas en la vía secretora y cómo se degradan las proteínas mal plegadas. También estamos investigando cómo la autofagia está relacionada con estos procesos. Utilizamos búsquedas de todo el genoma y técnicas de microscopía de alta resolución.

 

 

  • Bioestabilizadores de origen microbiano: 

https://investigacion.us.es/sisius/sis_depgrupos.php?ct=&cs=&seltext=BIO-320&selfield=CodPAI. Ingeniería metabólica de sistemas para la producción de compuestos de interés biotecnológico en bacterias extremófilas. Bases moleculares de la osmo- y termoadaptación.

 

 

  • Genome duplication and maintenance are essential features all living organisms.  https://www.cabimer.es/web/en/dept/mb/mitochondrial-plasticity-and-replication/. Our research group studies mechanisms leading to unscheduled DNA replication events as well as the impact of reactive oxygen species (ROS) on genome stability. Topoisomerases are enzymes that regulate the overwinding or underwinding of DNA. Recent work of our laboratory suggests that topoisomerases have a role in the prevention of unscheduled DNA replication events and the induction of ROS-dependent DNA breakage.

 

 

 

El grupo de investigación estudia diversas rizobacterias que promueven el crecimiento de plantas de interés agrícola mediante biofertilización, bioestimulación y/o biocontrol. Principalmente investigamos las señales moleculares que rigen la interacción simbiótica fijadora de N2 atmosférico establecida entre rizobios y leguminosas (factores de nodulación, polisacáridos de superficie y efectores del sistema de secreción de tipo III o T3SS) y los mecanismos utilizados por bacterias para controlar el crecimiento, la colonización o la infección de bacterias fitopatógenas en cultivos de interés agrícola. Nos centramos especialmente en aquellos agentes de biocontrol que usan para ello el sistema de secreción de tipo VI o T6SS y las vesículas de membrana.

Utilizamos los modelos: a) Sinorhizobium fredii–soja, b) Rhizobium tropici–judía, c) Sinorhizobium meliloti-alfalfa, y d) Pseudomonas putida-fitopatógenos.

Nuestro objetivo es generar conocimiento que contribuya a una agricultura sostenible y a su adaptación a ambientes adversos, con el fin de generar alternativas y así evitar, o al menos disminuir, el uso de fertilizantes y pesticidas químicos.