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.

Glicoconjugados en el Sistema Nervioso Central en desarrollo

Se continúa con el estudio de la biosíntesis y expresión de glicoconjugados en el desarrollo del Sistema Nervioso Central de aves y mamíferos. La diferenciación de las células neurales va acompañada por variaciones en las actividades de gangliósido glicosiltransferasas claves. Dichas variaciones contribuyen a generar cambios importantes en la calidad de los gangliósidos de la superficie celular. En este proyecto se trata de: I) Examinar los diferentes niveles potenciales de control de la actividad de estas enzimas, como así también del complejo mecanismo de transporte intracelular que culmina con la síntesis y localización celular del producto terminado. II) Indagar el proceso que vincula los diferentes compartimentos metabólicos que operan durante la biosíntesis y/o reciclado. III) Estimar los niveles de transcriptos para la N-acetilgalactosaminiltransferasa de cerebro de pollo, usando sondas de cDNA apropiadas. IV) Estimar la cantidad de proteína enzimática y determinar su ubicación celular y subcelular utilizando anticuerpos obtenidos contra la enzima expresada como proteína de fusión en células pro- o eucariotas. V) Examinar el efecto de la transformación de células COS-7 y/o NIH3T3 con oncogenes o protooncogenes constitutivamente activados sobre el metabolismo de sus gangliósidos. VI) Determinar condiciones para optimizar la obtención de gangliósidos de potencial aplicación en la terapia de melanomas y también de derivados de ácido siálico inhibidores de neuraminidasa, de potencial aplicación para limitar las patologías generadas por el virus de la influenza o gripe.

Consecuencias del metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa : Respuestas adaptativas en microorganismos

Objetivos Generales: Mediante el abordaje experimental desde el punto de vista fisiológico, bioquímico y molecular se pretende conocer la respuesta adaptativa de P. aeruginosa frente a diferentes estímulos ambientales tales como osmolaridad, pH y distintos tipos de ayuno nutricional. Objetivos Específicos: Aspectos Bioquímicos a) Se continuarán los estudios de las propiedades cinéticas y fisicoquímicas de la fosforilcolina fosfatasa de P. aeruginosa. b) Se caracterizarán los sistemas de transporte en P. aeruginosa para: compuestos de amonio cuaternario (colina, betaína, carnitina, N-trimetillisina); aminoácidos básicos (lisina, arginina) y ácidos (glutámico); poliaminas y Pi. Se tratará de establecer la presencia o ausencia de proteínas unidoras periplásmicas para estos compuestos. c) Se tratará de establecer la relación entre el metabolismo de colina y otros compuestos de amonio cuaternario con el metabolismo del ácido glutámico y trealosa en P. aeruginosa crecidas en medios iso e hiperosmolares obtenidos con soluciones salinas y solutos no ionizables. d) Se tratará de establecer en P. aeruginosa el recambio o destino metabólico del Pi y colina que se produce cuando la bacteria se enfrenta a diferentes situaciones nutricionales y otros tipos de estímulos tales como pHs extremos y distinta osmolaridad, tanto a nivel de proteínas periplásmicas, citosólicas, de membranas interna y citosólica, fosfolípidos, glucofosfolípidos, glucolípidos y lipopolisacáridos (LPS) y compuestos fosforilados de bajo peso molecular, ej. acetilfosfato, alarmonas, etc. Aspectos Genéticos y Moleculares a) Se obtendrán mutantes de P. aeruginosa con fenotipos característicos relacionados con los puntos anteriores. (...) b) Se construirá la librería genómica de P. aeruginosa en cósmido, plásmido y cDNA. Posteriormente se pretende la identificación, clonado y secuenciación de los genes relacionados con: 1) La síntesis de la fosfatasa ácida, colinesterasa y PLC. 2) El transporte de compuestos de amonio cuaternario, teniendo en cuanta que, al menos para colina, existen dos componententes, uno de alta y otro de baja afinidad. 3) La síntesis de las enzimas responsables de la oxidación de colina hasta betaína, vía la formación de aldehído de betaína. (...) 4) La síntesis de las enzimas responsables de la degradación de betaína hasta glicina. (...) 5) La síntesis de las enzimas responsables del metabolismo de carnitina en condiciones de alta y baja osmolaridad. (...) 6) La adaptabilidad de la bacteria al pH en condiciones de baja osmolaridad. (...)

Caracterización molecular y funcional de b-gc, una subunidad novedosa del receptor IGF-I

El factor de crecimiento similar a insulina-I (IGF-I) es una hormona peptídica que participa en el crecimiento animal, desarrollo de los tejidos y diferenciación. Hay un creciente cuerpo de evidencias que indican que esta hormona es también importante en la regulación del desarrollo del sistema nervioso. (...) Este factor de crecimiento ejerce sus acciones interaccionando con un receptor heterotetramérico similar al receptor de insulina. b-gc es una subunidad b novedosa del receptor de IGF-I, típica del sistema nervioso central y enriquecida en conos de crecimiento neural. Los objetivos del presente proyecto consisten en: a) Caracterización molecular de b-gc mediante clonado y secuenciado del cDNA que codifica su biosíntesis; b) Caracterización bioquímica de las vesículas que transportan bgc en neuronas en desarrollo desde el aparato de Golgi hacia el cono de crecimiento neural; c) Estudio de la expresión y distribución de bgc en células nerviosas no neuronales, como oligodendrocitos y astrocitos. (...) La caracterización molecular de los receptores de IGF-I conteniendo b-gc y que presenta una distribución muy interesante durante el desarrollo del sistema nervioso central, puede aportar datos fundamentales para la comprensión de la función de estos receptores y su correspondiente hormona durante el desarrollo del sistema nervioso y su transporte específico a los conos de crecimiento neural. La caracterización bioquímica de las vesículas conteniendo b-gc puede aportar importantes datos sobre la presencia de diferentes tipos de vesículas de transporte no sinápticas, como surge de resultados obtenidos recientemente.

Regulación de la respuesta inmune

El proyecto se subdividirá en varios subproyectos tendientes a continuar con el análisis de los mecanismos que regulan la respuesta autoinmune y de los mecanismos efectores que conducen al daño tisular en los órganos blanco. Durante el primer año se caracterizarán células presentadoras de antígeno involucradas en la supresión o potenciación de la respuesta autoinmune y se estudiará la inducción de la respuesta autoinmune utilizando GA-liposomas como adyuvante. Se caracterizarán fenotípica y funcionalmente las células de exudado peritoneal (CP) involucradas en la captación y/o presentación del autoantígeno asociado a liposomas. Se estudiará además los efectos del estrés sobre la inmunidad innata, ya que ésta es la base de la defensa de los microorganismos multucelulares y es el resultado de la actividad de diversas células (macrófagos, neutrófilos, natural killer), proteínas séricas (sistema del complemento, proteínas de la fase aguda) y citoquinas. Por otra parte se identificarán el o los autoantígenos responsables de la autoinmunidad debido a que los anticuerpos autoinmunes no cumplen los requisitos para rastrear la librería de cDNA de próstata porque no reconocen proteínas desnaturalizadas; se prevé purificar por inmunoafinidad la proteína autoantigénica y obtener con ella un antisuero heterólogo que sirva para dichos fines. Por otra parte se trabajará con células mononucleares de bazo totales (CmbT) y con células peritoneales (CP) obtenidas de ratas Wistar normales. Se obtendrán a partir de ellas por adherencia a distintos soportes poblacionales enriquecidas en linfocitos T, linfocitos B y macrófagos. En estas poblaciones se evaluará la presencia de la lectina S-lac utilizando técnicas inmunoquímicas e inmunocitoquímicas así como los estímulos que regulan su modulación.

Clonación de los promotores de los genes TPX1 y TPX2 de tomate y estudio de su actividad en plantas transgénicas

En tomate ( Lycopersicom esculentum ) se han realizado estudios de expresión de los 7 genes de peroxidasa mapeados, y se ha mostrado su asociación a diversas situaciones de estrés, pero no se ha establecido de forma clara el proceso metabólico en el que intervienen estas enzimas. Los genes TPX1 y TPX2 que se expresan constitutivamente en raíces de tomate codifican para proteínas con actividad peroxidasa y mostraron relación directa o indirecta, entre la expresión de estos genes y la respuesta de esta especie a diferentes tipos de estrés. El objetivo de este trabajo es presentar un camino alternativo a los métodos tradicionales para el clonaje de las regiones promotoras de los gnes TPX1 y TPX2 y la obtención de información sobre las regiones consenso de dicha zona del promotor, sobre todo aquellas que están relacionadas con la respuesta a hormonas vegetales. Esto último debido a la frecuente implicancia de las hormonas en la respuesta de las plantas a diferentes tipos de estrés o factores de transcripción. Objetivos generales: * Identificar las regiones 5´ adyacentes a las secuencias de cDNA conocidas de los genes TPX1 y TPX2. * Obtener información sobre los elementos de dicha secuencia que controlan la expresión de los genes. Objetivos específicos: * Aislamiento de los fragmentos de DNA: A) extracción de DNA genómico, B) digestión con enzimas de restricción, C) unión de adaptadores y D) amplificación por PCR del DNA. * Clonación en vector plasmídico de los productos de amplificación: A) purificación de los fragmentos amplificados y B) inserción de los fragmentos en el plásmido pCR-Script Amp SK(+).

Investigación de defectos genéticos en el sistema de la fosforilasa hepática en pacientes argentinos. Definición nosológica mediante una estrategia de análisis molecular. Investigation of genetic defects in the hepatic phosphorylase system in Argentinean patients. Nosological definition by molecular analysis strategy.

Las Enfermedades de Atesoramiento de Glucógeno (EAGs) también llamadas Glucogenosis comprenden un grupo de entidades causadas por una deficiencia enzimática específica relacionada con la vía de síntesis o degradación de esta macromolécula. La heterogeneidad fenotípica de los pacientes afectados dificulta la identificación de las diferentes variantes de EAG y por ende la correcta definición nosológica. En el Centro de Estudio de las Metabolopatías Congénitas, CEMECO, se fueron definiendo los diferentes tipos de Glucogenosis a través de una estrategia multidisciplinaria que integra distintos niveles de investigación clínica y complementaria, laboratorio metabólico especializado, enzimático, histomorfológico y de análisis molecular. Sin embargo, en algunos enfermos, entre los que se encuentran aquellos con defectos en el sistema de la fosforilasa hepática (EAG-VI y EAG-IX), la exacta definición nosológica aún no está resulta. La EAG-VI se refiere a un defecto en la fosforilasa hepática, enzima codificada por el gen PYGL, mientras que la EAG-IX es causada por un defecto genético en una de las subunidades de la fosforilasa b quinasa hepática codicadas por los genes PHKA2, PHKB y PHKG2, respectivamente. El objetivo del presente trabajo es propender a la definición nosológica de pacientes con defectos en el sistema de la fosforilasa mediante una estrategia de análisis molecular investigando los genes PYGL, PHKA2, PHKB y PHKG2. Los pacientes incluidos en este estudio deberán ser compatibles de padecer una EAG-VI o EAG-IX sobre la base de síntomas clínicos y hallazgos bioquímicos. La metodología incluirá la determinación de la enzima fosforilasa b quinasa en glóbulos rojos y dentro del análisis molecular la extracción de DNA genómico a partir de sangre entera para la amplificación por PCR de los exones más las uniones exon/intron de los genes PHKG2 y PYGL y la extracción de RNA total y obtención de cDNA para posterior amplificación de los cDNA PHKA2 y PHKB. Todos los fragmentos amplificados serán sometidos a análisis de secuencia de nucleótidos. Resultados esperados. Este trabajo, primero en Argentina, permitirá establecer las bases moleculares de los defectos del sistema de la fosforilasa hepática (EAG-VI y EAG-IX). El poder lograr este nivel de investigación traerá aparejado, una oferta integrativa en el vasto capítulo de las glucogenosis hepáticas, con extraordinaria significación en la práctica asistencial para el manejo, pronóstico y correspondiente asesoramiento genético. Hepatic glycogen storage diseases (GSDs) are a group of disorders produced by a deficiency in a specific protein involved in the metabolism of glycogen causing different types of GSDs. Phenotypic heterogeneity of affected patients difficult to identify the different GSD variants and therefore the correct definition of the disease. In the “Centro de Estudio de las Metabolopatías Congénitas”, CEMECO, were defined the different GSD types by a protocol which included complex gradual levels of clinical, biochemical, enzymatic and morphological investigation. However, in some patients, like those one with defects in the hepatic phosphorylase system (GSD-VI and GSD-IX) the exact definition of the disease has not yet been resolved. The GSD-VI is produced by a defect in the PYGL gen that encode the liver phosphorylase, while the GSD-IX is caused by a genetic defect in one of the Phosphorylase b kinase subunits, encoded by the PHKA2, PHKB and PHKG2 genes, respectively. The aim of the present study is to define the phosphorylase system defects in argentinian patients through a molecular strategy that involve the investigation of PYGL, PHKA2, PHKB and PHKG2 genes. Patients included in the present study must be compatible with a GSD-VI or GSD-IX on the bases of clinical symptoms and biochemical findings. The phosphorylase b kinase activity will be assay on in blood red cells. The molecular study will include genomic DNA extraction for the amplification of PHKG2 and PYGL genes and the total RNA extraction for amplification of the PHKA2 and PHKB cDNA by PCR. All PCR-amplified fragments will be subjected to direct nucleotide sequencing. This work, first in Argentina, will make possible to establish the molecular basis of the defects on the hepatic phosphorylase system (GSD-VI and GSD IX). To achieve this level of research will entail advance in the study of the hepatic glycogen storage disease, with extraordinary significance in the treatment, prognosis and the genetic counselling.