GRUPOS DE INVESTIGACIÓN

Estructura, Plegamiento y Función de Proteínas

RESUMEN

Las proteínas son esenciales para toda célula viva, participando en prácticamente todos los procesos celulares. Su conocimiento posibilita la compresión del funcionamiento de la célula y de los organismos vivos. Nuestro grupo estudia las proteínas analizando las relaciones entre sus estructuras y funciones, como así también sus posibles roles metabólicos en determinados organismos. Utilizamos modelos proteicos ampliamente distribuidos, relevantes en procesos fisiológicos de todos los organismos vivos. Analizamos la expresión, el plegamiento, la estabilidad, la estructura, las funciones catalíticas, y la degradación de proteínas, utilizando como modelos de estudio flavoproteínas, chaperones moleculares y proteasas. La información obtenida nos permite descubrir el rol de éstas en la célula, diseñar inhibidores de enzimas bacterianas y/o diseñar alteraciones útiles que posibiliten su aprovechamiento biotecnológico, como el mejoramiento de plantas de interés agronómico.
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LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

Estudio de la relación estructura-función en chaperonas moleculares

El proteoma celular resulta del equilibrio entre la síntesis y la degradación de proteínas. El destino de la célula depende de su capacidad para mantener la homeostasis proteica (proteostasis). La alteración del proteoma apropiado para una situación dada puede causar daños significativos a la célula e incluso su muerte.

Muchos mecanismos responden a las variaciones del proteoma mediante sistemas regulados. Estos mecanismos se conocen como “control de calidad de las proteínas” y consisten en una red de chaperonas moleculares, proteasas y proteínas accesorias que eliminan las proteínas dañadas, solubilizan agregados potencialmente tóxicos o ayudan en el plegamiento de las proteínas.

En ciertas situaciones, el control de calidad de las proteínas puede sobrecargarse. Por esta razón, el citosol y los orgánulos activan programas genéticos que resultan en la sobreexpresión de genes que codifican para los miembros del control de calidad de las proteínas. Este proceso se conoce como respuesta a las proteínas desplegadas (UPR).

Estudiamos las condiciones que desencadenan la UPR y la comunicación del estrés al núcleo. También nos interesa conocer los mecanismos de defensa que se activan en la célula para asegurar su supervivencia. Utilizamos técnicas como proteómica, western blot, transformación de plantas y resonancia magnética nuclear. Directores: Dr. Germán Rosano / Dr. Eduardo Ceccarelli.

Estudio de la relación estructura-función en flavoenzimas.

Las ferredoxina-NADP+ reductasas (FNR) constituyen una familia de proteínas monoméricas que contienen FAD unido de forma no covalente como grupo prostético. Estas flavoenzimas, ampliamente distribuidas, participan en la transferencia electrónica en procesos de importancia biológica. Las FNR catalizan la transferencia electrónica reversible entre NADP(H) y transportadores de un electrón como la ferredoxina o la flavodoxina. Se clasifican en vegetales y mitocondriales. Las FNR vegetales se agrupan en plastídicas y bacterianas. Las FNR bacterianas participan en vías metabólicas, siendo especialmente apropiadas para el desarrollo de agentes antimicrobianos, ya que no están presentes en humanos. Por lo tanto, pueden utilizarse para diseñar inhibidores en la lucha contra enfermedades causadas por diferentes patógenos.

Nuestros estudios buscan comprender el mecanismo catalítico de las FNR de plantas y bacterias, y los procesos metabólicos relevantes en los que participan, con especial énfasis en las características estructurales que definen su eficiencia catalítica. Nos centramos en el análisis estructural y funcional de las FNR y en la identificación y caracterización de sus sustratos naturales. Nuestro enfoque experimental incluye el análisis de enzimas recombinantes de tipo silvestre y de ingeniería proteica. Estudiamos las enzimas mediante análisis cinético, métodos biofísicos y estructurales, y modelado de las estructuras proteicas y sus sustratos. Directores: Dra. Daniela Catalano Dupuy / Dr. Eduardo Ceccarelli.

IMÁGENES DE NUESTRAS INVESTIGACIONES

PUBLICACIONES Y PATENTES

Structural features of the plant N-recognin ClpS1 and sequence determinants in its targets that govern substrate selection.

FEBS Lett.;595(11):1525-1541. Journal Cover. Aguilar Lucero D, Cantoia A, Sánchez-López C, Binolfi A, Mogk A, Ceccarelli EA, Rosano GL. (2021)

Structural features of the plant N-recognin ClpS1 and sequence determinants in its targets that govern substrate selection.

FEBS Lett.;595(11):1525-1541. Journal Cover. Aguilar Lucero D, Cantoia A, Sánchez-López C, Binolfi A, Mogk A, Ceccarelli EA, Rosano GL. (2021)
DOI

A new catalytic mechanism of bacterial ferredoxin‐NADP+ reductases due to a particular NADP+ binding mode.

Protein Science. 30(10):2106-2120. Monchietti, P.; López-Rivero, A.; Ceccarelli, E. A. and Catalano-Dupuy, D. L. (2021)

A new catalytic mechanism of bacterial ferredoxin‐NADP+ reductases due to a particular NADP+ binding mode.

Protein Science. 30(10):2106-2120. Monchietti, P.; López-Rivero, A.; Ceccarelli, E. A. and Catalano-Dupuy, D. L. (2021)
DOI

Biochemical characterization of ClpB3, a chloroplastic disaggregase from Arabidopsis thaliana.

Plant Mol Biol 104, 451–465. Parcerisa IL, Rosano GL, Ceccarelli EA. 2020 Aug 16.

Biochemical characterization of ClpB3, a chloroplastic disaggregase from Arabidopsis thaliana.

Plant Mol Biol 104, 451–465. Parcerisa IL, Rosano GL, Ceccarelli EA. 2020 Aug 16.
DOI

A bacterial [4Fe-4S] ferredoxin as redox partner of the plastidic-type ferredoxin-NADP+ reductase from Leptospira interrogans.

Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-General Subjects. 1863(4): 651-660. López-Rivero, A.; Rossi, A., Ceccarelli, E. A. and Catalano-Dupuy, D. L. (2019)

A bacterial [4Fe-4S] ferredoxin as redox partner of the plastidic-type ferredoxin-NADP+ reductase from Leptospira interrogans.

Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-General Subjects. 1863(4): 651-660. López-Rivero, A.; Rossi, A., Ceccarelli, E. A. and Catalano-Dupuy, D. L. (2019)
DOI

New tools for recombinant protein production in Escherichia coli: a 5-year update.

Protein Sci 28(8):1412-1422. Journal Cover. Rosano G.L., Morales E.S., Ceccarelli E.A. doi: 10.1002/pro.3668

New tools for recombinant protein production in Escherichia coli: a 5-year update.

Protein Sci 28(8):1412-1422. Journal Cover. Rosano G.L., Morales E.S., Ceccarelli E.A. doi: 10.1002/pro.3668
DOI

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📍#Biolíderes2025
Estamos viviendo una jornada intensa en el lab del IBR: experimentos, intercambio y ciencia en primera persona. 🧬👨‍🔬👩‍🔬
Gracias a quienes están explorando, probando y entendiendo la biotecnología desde adentro.
#IBR #CienciaArgentina #Biotecnología #Innovación🚀