GRUPOS DE INVESTIGACIÓN

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN RELACIONADOS CON EL MÁSTER

  • Unidad de Desarrollo Vegetal: http://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.

 

  • Biotecnología de organismos fotosintéticos en condiciones de estrés. https://www.ibvf.us-csic.es/biotecnolog%C3%ADa-de-organismos-fotosint%C3%A9ticos-en-condiciones-de-estr%C3%A9s. Nuestro objetivo principal es la mejora de la productividad de microorganismos fotosintéticos con aplicaciones en biotecnología y en acuicultura. Para ello nos centramos en diversas algas y cianobacterias modelo bajo distintas condiciones de estrés con especial énfasis en la disponibilidad de metales Los metales son elementos esenciales para la vida, en especial para los organismos fotosintéticos. En cianobacterias algunas algas verdes, la proteína de cobre plastocianina y la hemo-proteína citocromo c6 actúan como transportadores de electrones alternativos entre los complejos citocromo b6f y fotosistema I en fotosíntesis. Hemos descrito recientemente que el sistema que regula la alternancia plastocianina/citocromo c6 está formado por dos proteínas: un factor de transcripción y una proteasa, que regula los niveles del factor de transcripción en respuesta a la presencia de cobre. En la actualidad tenemos previsto realizar una caracterización adicional del sistema que regula el intercambio plastocianina/citocromo c6 en la cianobacteria Synechocystis sp. PCC 6803, tratando de identificar los mecanismos de detección de cobre y transducción de señales. Además, también se pretende llevar a cabo la caracterización fisiológica de cepas con niveles reducidos de los dos transportadores solubles de electrones. Finalmente, se quiere caracterizar el sistema regulador en la cianobacteria fijadora de nitrógeno Anabaena sp. PCC 7120, debido a la diferente regulación de la expresión citocromo c6/ plastocianina previamente descrita en heterocistos con respecto a las células vegetativas. Nuestro objetivo es entender cómo se regulan estas dos proteínas esenciales y cómo las cianobacterias equilibran la fotosíntesis en respuesta a cambios en la disponibilidad de metales. Un aspecto importante de nuestra investigación es el uso de una gran variedad de técnicas biofísicas, bioquímicas y de biología molecular, para abordar desde distintas aproximaciones las investigaciones y objetivos propuestos. Entre las técnicas empleadas se incluyen la termoluminiscencia o la fluorescencia modulada (PAM), la microscopía de fluorescencia o la aplicación de técnicas cinéticas en tiempo real, como la espectroscopia láser o la espectrofotometría de flujo detenido. Además, empleamos técnicas básicas y avanzadas de biología molecular para la producción de proteínas recombinantes, la generación de estirpes modificadas y su caracterización funcional. Globalmente, el enfoque propuesto conduciría a una mayor productividad de las cianobacterias en condiciones de estrés, específicamente bajo limitación por metales. Los resultados del proyecto tendrán aplicaciones en biotecnología y medio ambiente, a través de la mejora de la producción fotosintética global y del secuestro de dióxido de carbono.

 

  • Expresión génica y transducción de señales en organismos fotosintéticos. http://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. http://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. http://www.ibvf.csic.es/biologiaRNA/RNAs_reguladores. La secuenciación de alto rendimiento de genotecas de cDNA (RNA-Seq) ha revolucionando 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 nitrogeno 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). 

 

 

  • Control genético y nutricional del desarrollo en Caenorhabditis elegans: http://www.timetabproject.eu.  La mayoría de 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.

 

 

 

 

  • 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.