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. La naturaleza y eficacia de estas interacciones pueden ser vitales para la correcta ejecución de procesos biológicos tan diversos como el crecimiento y desarrollo de organismos complejos o procesos industriales guiados por microorganismos. En el laboratorio estamos desarrollando tres líneas de trabajo focalizadas en interacciones moleculares y sus consecuencias: 1-estudiamos los determinantes estructurales que definen el reconocimiento específico entre reguladores del crecimiento vegetal, sus dianas moleculares y sus coactivadores; 2-investigamos integradores de señales ambientales y endógenas que guían el crecimiento y desarrollo de plantas y; 3-mejoramos la actividad enzimática de proteínas que unen fosfolípidos para fines biotecnológicos.

Líneas de Investigación

Plegamiento de proteínas inducido en la regulación génica de plantas

La expresión génica en organismos eucariotas está finamente regulada a través de la acción de proteínas específicas: los factores de transcripción, que unen secuencias de ADN y controlan de esta manera la transcripción de los genes adyacentes que son a su vez auxiliados por coactivadores transcripcionales, que contribuyen a la reorganización de la cromatina. En este proyecto estudiamos la función del sistema GRF:GIF de plantas. En Arabidopsis thaliana la familia GRF tiene 9 miembros y la famila GIF tiene 3. Las proteínas en estas dos familias son mayormente desordenadas. Los factores de transcripción GRF reconocen el ADN a través de sus dominios WRC. A su vez la interacción entre las proteínas de estas dos familias está mediada por los dominios QLQ, en los factores de transcripción GRF, y SNH, en los coactivadores GIF.
Dentro del proyecto estudiamos:
-La formación de los complejos mediados por los dominios QLQ y SNH. Ambos dominios son desordenados en su forma libre, y su interacción se produce a través de un mecanismo poco usual de plegamiento sinérgico mutuo.
-La estructura de los dominios WRC y su modo de reconocimiento de secuencias de ADN específicas.
-La presencia de elementos de reconocimiento molecular en las extensas regiones desordenadas de la proteína y su participación en la regulación de la conformación global de los complejos.

Optimización de enzimas

Las enzimas aplican en distintos procesos industriales modernos, donde se aprovecha su especificidad y su calidad en la catálisis de reacciones químicas. En general, los medios de reacción que se utilizan difieren sustancialmente respecto del medio celular o extracelular en el cual las enzimas han evolucionado naturalmente. El uso eficiente de enzimas en estos medios hostiles ha requerido en muchos casos de su modificación a partir de ingeniería de proteínas, llevando a variantes mejor adaptadas, que mantienen su funcionalidad.
Nuestros proyectos en esta línea buscan obtener variantes de enzimas con mayor estabilidad y actividad que las presentes en la naturaleza. Nuestro objeto de estudio son fosfolipasas C bacterianas. Estas enzimas se utilizan en el proceso industrial de desgomado enzimático de aceite, de gran relevancia económica en la región del Gran Rosario. Aplicamos métodos de combinación de secuencias conocidas y de aprendizaje automático para generar nuevas secuencias de proteínas. Evaluamos la estabilidad y la actividad de variantes seleccionadas mediante técnicas espectroscópicas y bioquímicas. A través de los resultados obtenidos, abordamos cuestiones aun no resueltas sobre los fundamentos de la estabilidad y reactividad de proteínas.

Integración de señales que controlan el crecimiento celular y desarrollo temprano en plantas

Las múltiples señales ambientales, junto a señales endógenas, son percibidas e integradas por las especies vegetales mediante sofisticados mecanismos moleculares para elaborar una respuesta idónea en el crecimiento y desarrollo. En el laboratorio utilizamos como modelo de estudio el desarrollo temprano de la planta modelo Arabidopsis thaliana desde que germina y crece en oscuridad, proceso denominado escotomorfogénesis, hasta que encuentra la luz para sintetizar y activar la maquinaria fotosintética para ser autosuficiente (fotomorfogénesis). Este proyecto comprende tres líneas de trabajo que abordan cómo las plantas integran señales externas y endógenas para decidir el crecimiento de sus órganos y activar sus programas de desarrollo:
1-Mecanismos moleculares que controlan el desarrollo temprano. Convergencia de señales de luz/oscuridad, biogénesis de microARNs y auxinas para el correcto desarrollo escotomorfogénico.
2-Conservación funcional y mecanística del regulador maestro HY5. Abordamos la conservación de la actividad del factor de transcripción HY5 entre Arabidopsis y el árbol modelo álamo, especie clave para la generación de biomasa ante el cambio climático.
3-Arquitectura celular en el control de los procesos de crecimiento vegetal. Estudiamos la interdependencia de los microtúbulos corticales, los cuales condicionan el crecimiento de las células vegetales, con las proteínas señalizadoras de luz/oscuridad y las auxinas.

Publicaciones Seleccionadas

  • Characterization of a novel thermostable phospholipase C from T. kodakarensis suitable for oil degumming. Appl Microbiol Biotechnol. Epub ahead of print. Marchisio F, Di Nardo L, Val DS, Cerminati S, Espariz M, Rasia RM, Menzella HG, Castelli ME. (2022). https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-022-12081-z

Google Scholar, https://scholar.google.com/citations?hl=en&user=TVbw0gMAAAAJ

ORCID, https://orcid.org/0000-0003-3940-067X

SCOPUS, https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=26028451300

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