Estudios sobre aspectos bioquímicos, moleculares y funcionales de proteínas del citoesqueleto

Los microtúbulos son elementos del citoesqueleto celular y están constituidos por tubulina, la proteína cuantitativamente más importante y proteínas asociadas a microtúbulos (MAPs) conocidas como HMW y tau. En la célula los microtúbulos participan en numerosas funciones. En el caso de la enfermedad de Alzheimer, la red de microtúbulos se encuentra disminuida y se observa un acúmulo de manojos de filamentos de tau hiperfosforilada. En este proyecto se estudiará de qué manera el grado de fosforilación de tau influye sobre la formación de microtúbulos y sobre la interacción con tubulina, tau normal, MAP 1 Y MAP 2. Se espera tener un mayor conocimiento acerca de las causas por las cuales, en la enfermedad de Alzheimer, hay una alteración en la formación de microtúbulos y un acúmulo de filamentos helicoidales de tau hiperfosforilada. Otros aspectos de nuestros estudios están dirigidos a conocer la función post-traducción de detirosinación-tirosinación de la tubulina. En esta reacción participan dos enzimas: una carboxipeptidasa que remueve la tirosina del terminal COOH de la tubulina alfa y una ligasa que es capaz de reincorporar la tirosina removida. En este proyecto está programado obtener el cDNA de la ligasa de rata y analizar la secuencia y la expresión de la enzima, "in vivo", en diferentes tejidos. El rol funcional de la ligasa será analizado en líneas celulares y en cultivos primarios de células neuronales y no neuronales. Por último, otro aspecto en estudio está relacionado al reciente hallazgo en nuestro laboratorio, de que la tubulina hidrofóbica de membrana no es, como se venía sosteniendo desde hacía varios años, una proteína integral de membrana sino una proteína periférica. De acuerdo a nuestros resultados esta proteína contiene una alta proporción de la isoespecie acetilada. Aparentemente nuestros resultados indican que la proteína hidrofóbica proviene de microtúbulos que interaccionan con membranas. Nuestro objetivo es establecer si el carácter hidrofóbico constituye una propiedad intrínseca de la tubulina (que parece poco probable) o a la interacción con un componente de membrana. Los objetivos generales correspondientes al presente proyecto comprenden: a) Estudios acerca del rol que cumplen las MAPs en el mecanismo de la degeneración neurofibrilar en la Enfermedad de Alzheimer. b) Estudios moleculares acerca de la reacción de tirosinación/detirosinación de la tubulina: Rol funcional de la tubulina tirosina ligasa. c) Estudios acerca de las propiedades de la tubulina de membrana.

Regulación transcripcional y relación entre estructura y función de proteínas relacionadas con el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa. Transcriptional regulation and relationship between structure and function of proteins related with the choline metabolism in Pseudomonas aeruginosa.

El objetivo general de este proyecto es dilucidar los mecanismos de acción a nivel molecular de enzimas y proteínas involucradas en el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa, con énfasis en la identificación de residuos aminoacídicos críticos y regulación de la expresión de los genes en estudio. Los objetivos específicos que se palntean involucran abordajes bioquímicos y moleculares y serán llevados a cabo mediante técnicas de biología molecular y bioquímica (mutación sitio-dirigida, deleción génica, expresión y purificación de proteínas, fusión transcripcional a genes reporteros, etc). Planteo de hipótesis: las proteínas que se inducen por colina (fosforilcolina fosfatasa (PchP), fosfolipasa C (PlcH), acetilcolinestera (AchE), proteínas periplásmicas unidoras de colina (PUch) podrían compartir: a) una organización génica y responder a la regulación por proteínas regulatorias o a factores ambientales de manera similar; b) residuos aminoacídicos conservados que intervengan en la unión o interacción con diferentes ligandos, principalmente, colina. Para ello, se plantean los siguientes Objetivos Específicos: 1) identificar las zonas promotoras de los genes que codifican para PchP, PlcH, AchE y PUch, a fin de localizar posibles sitios de unión a proteínas reguladoras y los factores ambientales que afectan la actividad promotora. 2) determinar en las proteínas mencionadas los residuos aminoacídicos de importancia involucrados en la catálisis y en la interacción con ligandos, principalmente en la unión a compuestos de alquilamonio; 3) Se iniciarán estudios que demuestren la relación entre la inducción por colina de varios factores de patogenicidad la virulencia del microorganismo, empleando mutantes simples o múltiples en estos factores y como modelo de patogenicidad el nematodo C. elegans. A partir de los resultados obtenidos se pretende tener un conocimiento profundo sobre la regulación molecular y bioquímica de varias enzimas comprometidas en la patología que produce P. aeruginosa. Esto más el conocimiento de la fisiología de este microorganismo abre el camino para la búsqueda de posibles blancos de acción de drogas. Por otro lado, se espera tener un conocimiento integral sobre la regulación de la expresión de las actividades enzimáticas relacionadas con el metabolismo de colina y la respuesta de P. aeruginosa ante la presencia de compuestos de alquilamonio utilizados como nutrientes. Se espera conocer el papel que desempeña cada uno de los sitios de unión a los diferentes ligandos para el funcionamiento y control de las enzimas mencionadas y explicar el comportamiento diferencial de las enzimas frente a distintos sustratos y otros ligandos. El conocimiento de los sitios de unión a compuestos de alquilamonio permitirá encontrar esos dominios en diferentes proteínas del género Pseudomonas y otras bacterias Gram negativas. Desde el punto de vista evolutivo, se podrá comparar la similitud de los sitios de unión a colina entre proteínas de organismos eucariotas con procariotas (ej. PUch de bacterias Gram positivas, transportadores de colina, proteína C reactiva, AchE de eucariotas contra las encontradas en bacterias del género Pseudomonas, fosfolipasas A, C o D, etc.). Este proyecto permitirá concretar al menos dos tesis doctorales (Sanchez, Otero) más varios trabajos finales de grado (tesinas) que son y serán realizados por alumnos de la carrera de Microbiología en la UNRC. Les permitirá a los doctorandos y a los alumnos de grado adquirir una formación bastante integral ya que utilizarán herramientas de la fisiología general bacteriana, de la bioquímica clásica, de la biología molecular y de la bioinformática.

Hepatitis C (HCV) crónica en Córdoba: impacto de la coinfección HIV / HCV, predicción del grado de fibrosis/cirrosis por un método no invasivo

Hasta el momento no existen datos epidemiológico – moleculares publicados acerca de la coinfección HCV/HIV y su impacto en la región central de Argentina. Este proyecto tiene como objetivos estudiar la prevalencia de infección activa y la distribución de genotipos de HCV en individuos infectados con HIV y evaluar su impacto en la terapia antiretroviral (HAART). Y por otra parte, implementar un método no invasivo, simple y de mayor adhesión, basado en análisis bioquímicos, para predecir grados de fibrosis y cirrosis en individuos infectados con HCV. Dicho método podrá ser transferido a otros laboratorios públicos y privados en un futuro cercano. Se estudiarán (bajo consentimiento informado) muestras de suero de individuos coinfectados HIV/HCV y monoinfectados con HCV. Se realizará el screening de anticuerpos contra HCV (anti-HCV), la confirmación de la infección (RNA HCV) y el diagnóstico suplementario (genotipificación, carga viral y biopsia). Además, se realizarán análisis bioquímicos y se completarán fichas clínico-epidemiológicos. Este proyecto intenta aportar información de la situación de HCV a los programas sanitarios para reforzar el sistema de vigilancia, mejorar el diagnóstico clínico e impulsar a programas de control, prevención y tratamiento para atenuar la diseminación de HCV en nuestro medio.

Mecanismos de diferenciación celular en una de las células eucariotas más primitivas, el protozoario intestinal Giardia lamblia

Giardia lamblia es un protozoario que habita en el intestino de seres humanos y otros vertebrados. La forma vegetativa del parásito carece de organelas típicas de células eucariotas tales como mitocondrias, peroxisomas y compartimentos relacionados en el tráfico intracelular y secreción de proteínas como el aparato de Golgi y gránulos de secreción. Dentro del intestino algunos trofozoítos se transforman en quistes, la forma infectiva, que se liberan con las heces, responsables de la transmisión de la enfermedad. El enquistamiento se manifiesta como un proceso de adaptación celular a la falta de colesterol que ocurre en la parte inferior del intestino, aunque no se conocen los mecanismos de transducción de señales que llevan a la expresión de genes específicos. Este proyecto está dirigido a conocer los aspectos del proceso de enquistamiento de Giardia, como son a) mecanismos de transducción de señales que se generan ante esta ausencia de colesterol y la regulación de la expresión de genes específicos, b) transporte intracelular de los componentes de la pared del quiste, en particular la biogénesis de las vesículas especificas de secreción y del aparato de Golgi, organelas presentes en trofozoítos en proceso de enquistamiento y c) el ensamblado de la pared extracelular.

Epidemiología y diversidad genética del virus de la hepatitis C en la región central de Argentina

El virus de la hepatitis C (HCV) es el principal agente causante de hepatitis crónica, en el mundo. Basado en la divergencia de la secuencia de nucleótidos se lo ha clasificado en 6 genotipos y varios subtipos. La distribución de genotipos ha sido asociada a vías específicas de transmisión y a los movimientos poblacionales. Esta diversidad constituye las bases del manejo clínico del paciente y provee la información decisiva para las estrategias terapéuticas. Asimismo, la heterogeneidad genética de HCV continúa siendo el mayor obstáculo para el desarrollo de vacunas y terapias efectivas. Estudios previos realizados en Argentina demuestran que la distribución de genotipos es diferente entre regiones geográficas muy cercanas. En general el genotipo 1 es el más prevalente en la región este de nuestro país y en la región central existe una particular alta prevalencia de genotipo 2 (HCV-2) (>55%), 2c, y HCV-1 en usuarios de drogas endovenosas. A fin de confirmar la existencia de dos eventos de transmisión independientes con claras implicancias clínico terapéuticas, el objetivo de este proyecto es completar y profundizar el estudio del proceso de diversificación de estos genotipos en Córdoba mediante análisis moleculares y bioinformáticos. Así, más muestras y otras regiones genómicas deberían ser analizadas (NS5B/E2) para determinar el origen y caracterizar los patrones de diversificación. En este sentido, un reciente estudio serológico, realizado por personal del ministerio de Salud, que involucró a 3782 individuos habitantes de cuatro áreas geográficas de la provincia de Córdoba reveló una alta prevalencia de HCV (>5%). Dichas muestras son la base del estudio propuesto en este plan

Métodos estadístico-computacionales para la caracterización de patrones de expresión de proteínas en 2D-DIGE

El volumen de datos provenientes de experimentos basados en genómica y poteómica es grande y de estructura compleja. Solo a través de un análisis bioinformático/bioestadístico eficiente es posible identificar y caracterizar perfiles de expresión de genes y proteínas que se expresan en forma diferencial bajo distintas condiciones experimentales (CE). El objetivo principal es extender las capacidades computacionales y analíticos de los softwares disponibles de análisis de este tipo de datos, en especial para aquellos aplicables a datos de electroforésis bidimensional diferencial (2D-DIGE). En DIGE el método estadístico más usado es la prueba t de Student cuya aplicación presupone una única fuente de variación y el cumplimiento de ciertos supuestos distribucionales de los datos (como independencia y homogeneidad de varianzas), los cuales no siempre se cumplen en la práctica, pudiendo conllevar a errores en las estimaciones e inferencias de los efectos de interés. Los modelos Generalizados lineales mixtos (GLMM) permiten no solo incorporar los efectos que, se asume, afectan la variación de la respuesta sino que también modelan estructuras de covarianzas y de correlaciones más afines a las que se presentan en la realidad, liberando del supuesto de independencia y de normalidad. Estos modelos, más complejos en esencia, simplificará el análisis debido a la modelización directa de los datos crudos sin la aplicación de transformaciones para lograr distribuciones más simétricas. Produciendo también a una estimación estadísticamente más eficiente de los efectos presentes y por tanto a una detección más certera de los genes/ proteínas involucrados en procesos biológicos de interés. La característica relevante de esta tecnología es que no se conoce a priori cuáles son las proteínas presentes. Estas son identificadas mediante otras técnicas más costosas una vez que se detectó un conjunto de manchas diferenciales sobre los geles 2DE. Por ende disminuir los falsos positivos es fundamental en la identificación de tales manchas ya que inducen a resultados erróneas y asociaciones biológica ficticias. Esto no solo se logrará mediante el desarrollo de técnicas de normalización que incorporen explícitamente las CE, sino también con el desarrollo de métodos que permitan salirse del supuesto de gaussianidad y evaluar otros supuestos distribucionales más adecuados para este tipo de datos. También, se desarrollarán técnicas de aprendizaje automática que mediante optimización de funciones de costo específicas nos permitan identificar el subconjunto de proteínas con mayor potencialidad diagnóstica. Este proyecto tiene una alta componente estadístico/bioinformática, pero creemos que es el campo de aplicación, es decir la genómica y la proteómica, los que mas se beneficiarán con los resultados esperados. Para tal fin se utilizarán diversas bases de datos de distintos experimentos provistos por distintos centros de investigación nacionales e internacionales