Biología celular y Biotecnología

Los poros nucleares (Nuclear Pore Complexes, NPCs) son complejos macromoleculares embebidos en la envuelta nuclear que permiten el transporte nucleocitoplasmático de proteínas y RNAs. Sin embargo, en los últimos años se han descrito nuevas funciones de los NPCs que incluyen el anclaje de reguladores de la cromatina, de reguladores del ciclo celular, la asociación de loci específicos cuya regulación ocurre de forma local en el NPC, etc.
La envuelta nuclear no es homogénea sino que alberga distintos dominios de cromatina. Los NPCs contribuyen a la generación de estos microambientes de cromatina en la periferia nuclear donde ocurre la regulación del silenciamiento o activación génica y cuya desregulación afecta a la expresión e integridad del genoma.

Las nucleoporinas TPR (Translocated Promoter Region) son proteinas multifuncionales conservadas evolutivamente desde levaduras a humanos. Las nucleoporinas TPR localizan en la parte mas nucleoplasmica del NPC, formando la estructura denominada "cesta nuclear", donde participan en procesos como el reclutaje de componentes del checkpoint de mitosis, la regulación de la sumoilación, el control de calidad y exporte de los mRNAs, etc. Nuestro laboratorio ha descrito recientemente un nuevo papel de la cesta nuclear en la regulación del proteasoma en la periferia nuclear. El proteasoma es responsable de la degradación de proteínas una vez que han realizado su función y de proteinas defectuosas. Entre sus sustratos se encuentran reguladores del ciclo celular como las ciclinas y cohesinas, y por tanto su función esta directamente relacionada con la regulación de la proliferación celular.
Debido a este papel en el control del ciclo celular, el proteasoma es una importante diana antitumoral. Por otro lado, la regulación de la proteostasis celular por el proteasoma mediante la eliminación de proteínas mal plegadas o dañadas es esencial para la viabilidad celular. Asi, defectos en la función del proteasoma estan asociados a varias enfermedades neurodegenerativas caracterizadas por la acumulación anormal de agregados proteícos.

En el laboratorio usamos la levadura de fisión (Schizosaccharomyces pombe) como organismo modelo y una combinación de técnicas de biología celular, microscopía in vivo, bioquímica y genómica para estudiar el papel del NPC y específicamente la cesta nuclear en la regulación de la proteostasis nuclear. Estudios previos del laboratorio han mostrado que la localización y función del proteasoma se ve afectada en mutantes de la cesta nuclear y esto resulta en defectos en el mantenimiento de los cinetocoros y por tanto en defectos en la segregación cromosómica (Salas-Pino et al, 2017). Actualmente estamos estudiando un posible papel de la cesta nuclear en el ensamblaje final o maduración del proteasoma. Por otro lado estamos realizando búsquedas sistemáticas en colecciones de drogas con el fin de encontrar compuestos que afecten a la localización o función del proteasoma nuclear con el fin de descubrir nuevos moduladores químicos del proteasoma que pudieran tener aplicaciones farmacológicas.

Nuestro laboratorio también esta interesado en la regulación de los NPCs y la proteostasis nuclear en condiciones de estrés. Nuestros estudios muestran que el estrés térmico agudo induce la agregación reversible de multiples proteinas nucleares, incluyendo componentes de la cesta nuclear, componentes estructurales del NPC, factores de maduración y exporte de mRNAs, asicomo reguladores de la cromatina o del ciclo celular (Gallardo et al, 2020). Contrariamente a lo que ocurre en enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson o el Alzheimer donde la agregación irreversible afecta a la viabilidad celular, la agregación proteica que se produce en respuesta a estres térmico es modulada y revertida por la acción de chaperonas y desagregasas cuando el estrés ha cesado. Nuestros estudios muestran que la agregación proteica regulada puede funcionar como un mecanismo de protección celular, ya que previene la degradación de proteinas parcialmente desplegadas y representa un excelente sistema para estudiar e intervenir farmacologicamente la agregacion proteica.