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Grupos de investigación

Biología celular y Biotecnología

Dr Rafael Rodríguez Daga. UPO
Control del espacio celular y morfogénesis
Dr Rafael Rodríguez Daga. UPO
Principal Investigator

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Resumen

ARQUITECTURA Y DINÁMICA NUCLEAR
IP. RAFAEL R. DAGA

     Uno de los desafíos actuales de la biología celular en la era post-genómica es comprender cómo se organizan los genomas tridimensionalmente en el espacio nuclear  y cómo esta organización contribuye a los procesos celulares esenciales como la expresión génica, la reparación del ADN o la segregación cromosómica. Cambios en la arquitectura nuclear ocurren durante el desarrollo y diferenciación y defectos en arquitectura nuclear son responsables de múltiples enfermedades humanas.

     Nuestro laboratorio utiliza la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe como organismo modelo eucariota. En esta levadura, los cromosomas se anclan a la envuelta nuclear a través de loci de ADN específicos tales como centrómeros, telómeros y sitios de unión de TFIIIC. Esta organización topológica requiere la presencia de distintas secuencias de ADN y dominios de cromatina y depende de un gran número de proteínas que median las interacciones de la cromatina con la envuelta nuclear. Por lo tanto, la envuelta nuclear sirve como un andamio dinámico para anclar y organizar distintos dominios cromosómicos, generando así una arquitectura nuclear de orden superior.

     La organización nuclear de levadura de fisión comparte muchas características con eucariotas superiores. Estas características incluyen grandes centrómeros ricos en repeticiones y heterocromatina pericentromérica. Esto, en combinación con un pequeño genoma de 13.8 Mb, solo tres cromosomas y un núcleo relativamente grande (2.5-3 μm de diámetro), adecuado para la observación microscópica, hace que la levadura de fisión sea una buena herramienta para comprender los principios fundamentales de la organización y función nuclear eucariota. Tanto la levadura de fisión como los metazoos poseen uniones físicas entre el ADN y la envoltura nuclear que contribuyen a crear y mantener la arquitectura nuclear. Dichos uniones son prominentes en la heterocromatina centromérica y telomérica, pero también se encuentran en una gran cantidad de otros sitios dentro del genoma de la levadura de fisión.

     Nuestro laboratorio utiliza una combinación de herramientas genéticas, biología molecular, microscopía in vivo y manipulación mecánica del núcleo y subestructuras asociadas para estudiar los mecanismos que contribuyen y regulan la organización espacial del núcleo eucariota y las implicaciones de esta organización en la estabilidad de los genomas


FUNCIÓN DE LAS NUCLEOPORINAS TPR EN LA ORGANIZACIÓN NUCLEAR
I. ASOCIADO: SILVIA SALAS PINO

     En los últimos años, las funciones de la envuelta nuclear (NE) y del complejo del poro nuclear (NPC) se han extendido desde su función clásica en el transporte nucleo-citoplamático,  a un número cada vez mayor de funciones nucleares, como el anclaje de factores reguladores de la cromatina que a su vez contribuyen a la regulación y mantenimiento de los genomas. La envuelta nuclear no es homogénea sino que alberga diferentes dominios de ADN y proteínas generando microambientes nucleares que son responsables de la regulación del silenciamiento o la activación génica. La presencia de estos micro-entornos especializados en la envuelta nuclear está documentada desde organismos unicelulares, a organismos multicelulares más complejos.
     
     Las nucleoporinas TPR (¨Translocated Promoter Region¨) son proteínas multifuncionales conservadas evolutivamente desde levaduras a humanos y localizan en la parte nucleoplásmica del NPC formando la estructura denominada ¨cesta nuclear¨.  
En los últimos años se ha demostrado que la cesta del poro nuclear contribuye a la regulación de diferentes procesos nucleares, incluyendo el reclutamiento a la NE durante interfase, de los componentes del checkpoint del huso mitótico, la regulación del proceso de SUMOilación, el exporte y control de calidad de mRNAs, etc.

     La levadura de fisión realiza una mitosis cerrada en la que la envuelta nuclear no se desensambla. Sin embargo, al comienzo de la mitosis, muchos elementos que contribuyen al mantenimiento de la arquitectura nuclear se desensamblan para permitir la segregación cromosómica y se vuelven a ensamblar de nuevo tras la finalización de la mitosis. Puesto que las levaduras se dividen cada 2-3 horas, esto permite el estudio de la organización nuclear dependiente del ciclo celular.

     Mi principal interés es estudiar cómo la NE, los NPC y las proteínas TPR contribuyen a la organización nuclear y su regulación dinámica durante el ciclo celular.