BIOTECNOLOGÍA bancos de datos de secuencias y de estructuras tridimensionales de proteínas y ácidos nucleicos para encontrar similitudes, predecir y modificar estructuras y centros catalíticos, o calcular energías de plegamiento. Con estos mimbres, la bioingeniería molecular diseña variantes mutantes, o quimeras entre proteínas de procedencias, estructuras y funciones diversas, que son utilizadas en la investigación biomédica básica y, como “pruebas de concepto”, en procesos con gran potencial biotecnológico. Entre otros, destacan la encapsulación en compartimentos proteicos de enzimas que catalizan pasos sucesivos en un reacción, el diseño de andamios en los que anclar dichas enzimas, la ingeniería de anticuerpos catalíticos e inmunotoxinas, dispositivos optogénicos para el control, mediante la absorción de luz, de la expresión génica, de la actividad de proteínas y de la fisiología celular… una larga lista cuya extensión no cesa de crecer - p.ej., véanse el programa de SynBio que desarrolla la U. de California en Berkeley8; y la iniciativa MaxSynBio recientemente puesta en marcha en Alemania por la Max Planck Society9. Biología Sintética “bottomup” en el CIB-CSIC En España, la SynBio en sus dos vertientes es hoy practicada por un número creciente de grupos de investigación. Como muestras representativas, valgan el programa de la 2ª Edición de la Escuela de Biología Molecular y Celular Integrativa UIMPCSIC, celebrada en 201510, o iniciativas como la dirigida por Víctor de Lorenzo en el CNBCSIC11. Más específicamente, en nuestros laboratorios en el CIB-CSIC, abordamos la Syn- Bio en su variante bottom-up desde la perspectiva de la reconstrucción de complejos macromoleculares biológicamente Nuevas y sofisticadas herramientas para la edición y construcción de secuencias, tanto en el tubo de ensayo como en bacterias y levaduras, son el siguiente nivel en el arsenal con el que la SynBio aborda la ingeniería de genomas significativos en condiciones y entornos citomiméticos. * La reconstrucción de la maquinaria responsable de la división celular (el divisoma), un problema fundamental en Biología abordado desde la relativa simplicidad de la bacteria Escherichia coli. Nuestro objetivo es la reconstrucción de divisomas funcionales mínimos en compartimentos de membrana que reproduzcan el aglomerado interior celular (Fig. 2A). Combinamos tecnologías bioquímicas, biofísicas y de imagen. Esta estrategia sintética integradora ayudará a completar nuestro conocimiento de los mecanismos que regulan el proceso de la división en bacterias que esperamos también abra nuevas aplicaciones biotecnológicas y farmacológicas12. Este programa de investigación se realiza en estrecha colaboración con el grupo de Miguel Vicente (CNB-CSIC)13. * El desarrollo de un sistema modelo puramente bacteriano de enfermedad amiloide (Fig. 2B), un tipo de proteinopatía que es ajena a las bacterias. RepA es una proteína que actúa naturalmente como represora de la transcripción o como iniciadora de la replicación del ADN de plásmidos, actuando uno de sus dominios (WH1) como interruptor entre ambas funciones. Hemos modificado RepA-WH1 para forzar su ensamblaje en fibras amiloides (polímeros de longitud indefinida formados por monómeros de proteína que interaccionan a través de hebras-), modulándolo mediante su unión a secuencias concretas de ADN. En E. coli la expresión de RepA-WH1 reduce la capacidad proliferativa de las bacterias, generando en éstas un fenotipo similar al envejecimiento. En paralelo, estamos desarrollando distintas herramientas basadas en RepAWH 1 susceptibles de ser utilizadas –en bacterias, levaduras y células humanas– como dispositivos para explorar las rutas generales de la toxicidad de los amiloides, la detección y monitorización de la amiloidogénesis y el cribado de moléculas inhibidoras14 Referencias 1. https://www.eraSynBio .eu/ 2. https://www.youtube.com/ watch?v=GOK6FkfmHdQ 3. http://www.jcvi.org/cms/home/ 4. http://www.bs.jhmi.edu/MBG/boekelab/ 5. http://www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/groupleaders/ a-to-g/jason-chin/ 6. http://arep.med.harvard.edu/ 7. http://www.scripps.edu/romesberg/ 8. http://SynBio.berkeley.edu/index. php?page=research-themes 9. http://www.maxSynBio.mpg.de/13480/ maxSynBio 10. http://www.uimp.es/agenda-link.html?id_ actividad=62IW&anyaca=2015-16 11. http://www.cnb.csic.es/index.php/es/investigacion/ departamentos-de-investigacion/ biologia-de-sistemas 12. http://www.cib.csic.es/es/grupo. php?idgrupo=49 13. http://www.cnb.csic.es/index.php/en/ research/research-departments/microbialbiotechnology/ genetic-control-of-the-cellcycle 14. http://www.cib.csic.es/es/grupo. php?idgrupo=61 FARMESPAÑA INDUSTRIAL MAYO/JUNIO16 73
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