Biofísica del Reconocimiento Molecular

Resumen

El desarrollo de una multitud de procesos que tienen lugar en el interior de las células vivas está basado en la existencia de múltiples interacciones entre macromoléculas biológicas y ligandos, tanto transitorios como permanentes. En el grupo de Biofísica del Reconocimiento Molecular estudiamos los determinantes estructurales que definen el reconocimiento específico entre macromoléculas biológicas, principalmente proteína-proteína y proteína-ácido nucleico. El laboratorio está enfocado en el estudio de la formación del complejo de procesamiento de miARNs en plantas, el cual es vital para múltiples procesos biológicos. Nuestra principal herramienta de estudio es la espectroscopía de RMN, pero utilizamos adicionalmente diversas técnicas biofísicas (CD, Fluorescencia, cromatografía, cinética rápida) para completar la caracterización de los sistemas en estudio. Además, la información estructural obtenida a partir de estos sistemas la combinamos con estudios funcionales en plantas, de manera de obtener una perspectiva integradora de los procesos biológicos controlados por los miARNs. Nuestro modelo biológico es la escotomorfogénesis, o desarrollo en oscuridad, el cual es un proceso crucial para la supervivencia de las plantas y que, además, está fuertemente influenciado por los componentes implicados en la biosíntesis de los miARNs.

Líneas de Investigación

Aspectos estructurales del procesamiento de miARN en plantas

Durante los últimos años, las moléculas pequeñas de ARN han tomado una nueva relevancia, al demostrarse que están involucradas en el control de diversos procesos celulares. Los micro ARN (miARN) se destacan entre ellas por originarse en un transcripto primario endógeno (pri-miARN) que es subsecuentemente procesado para dar un producto de aproximadamente 22 nucleótidos. Se han definido las proteínas que participan en el proceso de maduración, pero no se conoce hasta el momento como interactúan entre si ni como reconocen el precursor. En nuestro grupo estudiamos las características estructurales del proceso de maduración de los miARN a partir de su precursor pre-miARN en plantas. Trabajamos sobre las proteínas DCL1 y HYL1 de Arabidopsis thaliana utilizando métodos biofísicos, en particular espectroscopia de RMN y óptica, como también cinética rápida, para el estudio de las interacciones. Los resultados de nuestro trabajo contribuirán a comprender el procesamiento de pequeños ARNs. El conocimiento de los motivos reconocidos en el precursor y su posición en relación al miARN podrá facilitar la predicción de la secuencia de miARN producida a partir de nuevos precursores, como también la optimización de precursores artificiales en vista de su potencial uso en aplicaciones biotecnológicas o terapéuticas.

Regulación del desarrollo temprano de Arabidopsis por la maquinaria de procesamiento de miARNs

En plantas, el desarrollo normal de las hojas, la identidad de los órganos florales, la señalización por fitohormonas y el “timing” de distintas fases de crecimiento dependen de un estrecho control de genes reguladores clave en estos procesos por determinados miARNs. El alcance de esta regulación se desconoce en la actualidad y, así, otros procesos de desarrollo vitales para las plantas podrían estar controlados por miARNs y sus genes diana. Resultados de nuestro laboratorio indican que esto está sucediendo durante el desarrollo de plántulas de Arabidopsis thaliana cultivadas en oscuridad, proceso denominado escotomorfogénesis. Esta etapa es crucial para las plantas ya que tienen que administrar los recursos provenientes de la semilla (normalmente bajo tierra) para alcanzar la luz, cambiar a un crecimiento fotoautotrófico y asegurar su supervivencia. Así, hemos visto que plantas mutantes en varios componentes del microprocesamiento tienen afectado su desarrollo escotomorfogénico. Nuestro laboratorio está enfocado en los aspectos mecanísticos de este proceso de desarrollo, realizando estudios específicos que abarcan desde la fisiología, la biología molecular y celular hasta la bioquímica y estructural.

Publicaciones Seleccionadas

  • Mascali, F. C., Ching, H. Y., Rasia, R. M., Un, S., & Tabares, L. C. (2016). Using Genetically Encodable Self‐Assembling GdIII Spin Labels To Make In‐Cell Nanometric Distance Measurements. Angewandte Chemie, 128(37), 11207-11209.
  • Drusin, S. I., Suarez, I. P., Gauto, D. F., Rasia, R. M., & Moreno, D. M. (2016). dsRNA-protein interactions studied by molecular dynamics techniques. Unravelling dsRNA recognition by DCL1. Archives of biochemistry and biophysics, 596, 118-125.
  • Suarez, I. P., Burdisso, P., Benoit, M. P., Boisbouvier, J., & Rasia, R. M. (2015). Induced folding in RNA recognition by Arabidopsis thaliana DCL1. Nucleic acids research, 43(13), 6607-6619.
  • Aguirre, A., Cabruja, M., Cabrera, R., Eberhardt, F., Peirú, S., Menzella, H. G., & Rasia, R. M. (2015). A fluorometric enzymatic assay for quantification of steryl glucosides in biodiesel. Journal of the American Oil Chemists' Society, 92(1), 47-53.
  • Burdisso, P., Milia, F., Schapire, A. L., Bologna, N. G., Palatnik, J. F., & Rasia, R. M. (2014). Structural Determinants of Arabidopsis thaliana Hyponastic Leaves 1 Function In Vivo. PloS one, 9(11), e113243.
  • Burdisso, P., Suarez, I. P., Bologna, N. G., Palatnik, J. F., Bersch, B., & Rasia, R. M. (2012). Second double-stranded RNA binding domain of dicer-like ribonuclease 1: structural and biochemical characterization. Biochemistry, 51(51), 10159-10166.

Colaboradores

  • Dr. Jerome Boisbouvier (Biomolecular Nuclear Magnetic Resonance Group, Institut de Biologie Structurale Jean-Pierre Ebel, Grenoble, France).
  • Dr. Claudia Höbartner (Nucleic Acid Chemistry Group, Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen, Alemania).
  • Dr. Leandro Tabares (Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), IBITECS, CEA, CNRS, Univ. Paris Sud, Université Paris-Saclay, F-91198, Gif-sur-Yvette, France).

Subsidios

  • Subsidio para Proyecto de Investigación (PICT-2016-4124). Institución otorgante: Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica. Tema: "Optimización de glucosidasas para reacción en interfases y medios no acuosos aplicadas al refinamiento de biodiesel".
  • Subsidio para Proyecto de Investigación (PICT-2016-0314). Institución otorgante: Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica. Tema: "Papel funcional de HYL1 durante el desarrollo escotomorfogénico en Arabidopsis thaliana".
  • Subsidio para Proyecto de Investigación (PICT-2013-3281, Max Planck). Institución otorgante: Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica. Tema: "Complex formation and precursor processing in plant miRNA biogenesis".
  • Subsidio de Cooperación Internacional ECOS-Sud (A14B02). Institución otorgante: MinCyT- ECOS. Tema: "Bases estructurales del procesamiento de miARNs en plantas". 2015-2017. Una misión por año Argentina-Francia y dos misiones por año Francia-Argentina. Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).

Director

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Rasia, Rodolfo M.
Sede CCT
Email: rasia@ibr-conicet.gov.ar
Tel: +54 341 4237070
Oficina Int: 644
Laboratorio Int: 615

Investigadores

  • Nahuel González Schain

Becarios Post-Doctorales

  • Marco Miotto
  • Paula Burdisso

Becarios Doctorales

  • Salvador Drusin
  • Florencia C. Mascali
  • Roberta Crespo

Tesinistas

Juan Manuel Sacnun