Parkinson"s disease DJ-1 L166P alters rRNA biogenesis by exclusion of TTRAP from the nucleolus and sequestration into cytoplasmic aggregates via TRAF6

Mutations in PARK7/DJ-1 gene are associated to autosomal recessive early onset forms of Parkinson"s disease (PD). Although large gene deletions have been linked to a loss-of-function phenotype, the pathogenic mechanism of missense mutations is less clear. The L166P mutation causes misfolding of DJ-1 protein and its degradation. L166P protein may also accumulate into insoluble cytoplasmic aggregates with a mechanism facilitated by the E3 ligase TNF receptor associated factor 6 (TRAF6). Upon proteasome impairment L166P activates the JNK/p38 MAPK apoptotic pathway by its interaction with TRAF and TNF Receptor Associated Protein (TTRAP). When proteasome activity is blocked in the presence of wild-type DJ-1, TTRAP forms aggregates that are localized to the cytoplasm or associated to nucleolar cavities, where it is required for a correct rRNA biogenesis. In this study we show that in post-mortem brains of sporadic PD patients TTRAP is associated to the nucleolus and to Lewy Bodies, cytoplasmic aggregates considered the hallmark of the disease. In SH-SY5Y neuroblastoma cells, misfolded mutant DJ-1 L166P alters rRNA biogenesis inhibiting TTRAP localization to the nucleolus and enhancing its recruitment into cytoplasmic aggregates with a mechanism that depends in part on TRAF6 activity. This work suggests that TTRAP plays a role in the molecular mechanisms of both sporadic and familial PD. Furthermore, it unveils the existence of an interplay between cytoplasmic and nucleolar aggregates that impacts rRNA biogenesis and involves TRAF6

Coexistence of protease sensitive and resistant prion protein in 129VV homozygous sporadic Creutzfeldt-Jakob disease: a case report

Introduction: The coexistence of different molecular types of classical protease-resistant prion protein in the same individual have been described, however, the simultaneous finding of these with the recently described protease-sensitive variant or variably protease-sensitive prionopathy has, to the best of our knowledge, not yet been reported. Case presentation: A 74-year-old Caucasian woman showed a sporadic Creutzfeldt-Jakob disease clinical phenotype with reactive depression, followed by cognitive impairment, akinetic-rigid Parkinsonism with pseudobulbar syndrome and gait impairment with motor apraxia, visuospatial disorientation, and evident frontal dysfunction features such as grasping, palmomental reflex and brisk perioral reflexes. She died at age 77. Neuropathological findings showed: spongiform change in the patient"s cerebral cortex, striatum, thalamus and molecular layer of the cerebellum with proteinase K-sensitive synaptic-like, dot-like or target-like prion protein deposition in the cortex, thalamus and striatum; proteinase K-resistant prion protein in the same regions; and elongated plaque-like proteinase K-resistant prion protein in the molecular layer of the cerebellum. Molecular analysis of prion protein after proteinase K digestion revealed decreased signal intensity in immunoblot, a ladder-like protein pattern, and a 71% reduction of PrPSc signal relative to non-digested material. Her cerebellum showed a 2A prion protein type largely resistant to proteinase K. Genotype of polymorphism at codon 129 was valine homozygous. Conclusion: Molecular typing of prion protein along with clinical and neuropathological data revealed, to the best of our knowledge, the first case of the coexistence of different protease-sensitive prion proteins in the same patient in a rare case that did not fulfill the current clinical diagnostic criteria for either probable or possible sporadic Creutzfeldt-Jakob disease. This highlights the importance of molecular analyses of several brain regions in order to correctly diagnose rare and atypical prionopathies

Genetically-defined deficiency of mannose-binding lectin is associated with protection after experimental stroke in mice and outcome in human stroke

The complement system is a major effector of innate immunity that has been involved in stroke brain damage. Complement activation occurs through the classical, alternative and lectin pathways. The latter is initiated by mannose-binding lectin (MBL) and MBL-associated serine proteases (MASPs). Here we investigated whether the lectin pathway contributes to stroke outcome in mice and humans.

Josep Carreras Barnés i l'evolució dels enzims

Entrevista a Josep Carreras Barnés

Josep Carreras Barnés i l'evolució dels enzims

Entrevista a Josep Carreras Barnés

Herència i genètica :enzims. 'Herencia y genética : enzimas'.

Resumen basado en el de la publicación

Diversitat de bacteris desnitrificants en un sistema d'aiguamolls construïts

Estudi elaborat a partir d’una estada al Swedish University of Agricultural Sciences (Suècia ) entre setembre i desembre del 2006. El SAC-Empuriabrava va ser dissenyat per dur a terme el tractament terciari de l’aigua que prové d’una estació depuradora. La purificació en un sistema d’aiguamolls construïts engloba una complexa barreja de processos on es troben implicats el sediment, la vegetació i les comunitats microbianes relacionades amb aquests. Un dels passos clau en l’eliminació de nitrogen és la desnitrificació, coneguda com la reducció seqüencial d’òxids de nitrogen que desemboca en la pèrdua neta de nitrogen molecular a l’atmosfera, catalitzada exclusivament per microorganismes. Els bacteris desnitrificants es troben àmpliament distribuïts en les divisions de l’arbre filogenètic procariota, fet que restringeix la seva anàlisi a marcadors moleculars basats en gens funcionals dels enzims implicats en la desnitrificació tals com narG nirS, nirK, nrfA nosZ. Tot i que l’estudi del marcador molecular nirS de desnitrificants s’ha dut a terme amb èxit, no ha estat possible analitzar altres marcadors com nosZ, que codifica la òxid nitrós reductasa, responsable de l’últim pas de la desnitrificació. L’ interès principal ha estat doncs estendre l’ àrea d’estudi a aquest marcador per tal de proveir una visió complerta de la comunitat desnitrificant. S’ha analitzat la comunitat desnitrificant de la rizosfera i sediment del SACEmpuriabrava a través del monitoreig del gen nosZ per PCR-DGGE, comparant alhora diferents períodes de temps afectats per diferents condicions hídriques. Amb la mateixa intenció, s’ha dut a terme assajos d’activitat desnitrificant mitjançant cromatografia de gasos, mesurant en aquest cas la producció de nitrogen gas que representa la consecució de la desnitrificació completa.

Transferència d’electrò i protó als intermediaris de reacció de les hemo-catalases

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a l’University of Pennsylvania, EUA, entre els mesos d’agosta a desembre del 2006. Les hemo-catalases són enzims que protegeixen les cèl•lules dels efectes tòxics del peròxid d'hidrogen. Aquesta reacció té lloc en dues etapes, via l'intermediari Compost I (Cpd I). Tanmateix, el Compost I pot seguir una reacció secundària, a través de l'intermediari Compost II. Hi ha dos tipus d'hemo-catalases: les hemo-b (com la d'Helicobacter pylori, HPC) i les hemo-d catalases (com la de Penicillium vitale, PVC). Experimentalment s'observa que les hemo-b catalases formen Cpd II més fàcilment que les hemo-d. La formació del Cpd II consta de dos processos: la reducció del catió radical porfirínic i la protonació del grup oxoferril. Durant l'estada, es va estudiar el procès de transferència electrònica a la porfirina utilitzant una metodologia desenvolupada recentment. Els resultats mostren que per PVC la reducció és més fàcil que per HPC. Posteriorment hem realitzat una sèrie de optimitzacions de geometria CPMD QM/MM al llarg del camí per la transferència de protó (PT) de la histidina distal a l'oxoferril. Mentre que per HPC aquesta PT és espontània, per PVC l'isòmer hidroxoferrílic és menys estable que el catió imidazoli.

Decoloración de tintes por lacasa

Investigación producida a partir de una estancia en el Instituto de Biotecnología Medioambiental de la Universidad Tecnológica de Graz, Austria, durante julio y agosto del 2006. Se ha estudiado la decoloración de varios tintes sintéticos de estructuras químicas diferentes (Rojo Congo, Azul de Naftol, Indigo Carmín, Lanaset Gris, Azul de Nilo) por la enzima lacasa inmovilizada. La inmovilización de la enzima lacasa se llevó a cabo sobre esferas de alúmina (Al2O3) de 3 mm de diámetro debido a la resistencia mecánica de este material. La lacasa y la proteína inmovilizada se determinaron como la diferencia entre las concentraciones iniciales y residuales (obtenidas en los lavados). El porcentaje de lacasa inmovilizada fue del 68% y la cantidad de proteína inmovilizada por gramo de soporte de 5,6 mg. La enzima lacasa inmovilizada fue capaz de decolorar tintes de diferente estructura sin la necesidad de añadir mediadores redox, lo cual la hace una enzima muy adecuada para su aplicación en la decoloración de efluentes procedentes de la industria textil. De todas formas, son necesarios más estudios para optimizar la técnica de inmovilización así como el proceso de decoloración.

Estudio de diferentes estrategias de operación en la reacción entre dihidroxiacetona fosfato y Z-S-alaninal catalizada por Rhamnulosa-1-fosfato aldolasa

Proyecto de investigación realizado a partir de una estancia el grupo de Biotecnología e Ingeniería de Bioprocesos del Imperial College London entre abril y julio del 2007. La catálisis enzimática es una tecnología en continua expansión en el campo de la síntesis y producción de compuestos enantioméricamente puros con actividad biológica. Concretamente las aldolasas son enzimas de gran interés industrial como biocatalizadores en síntesis asimétrica de compuestos quirales ya que catalizan la formación de enlaces C-C mediante reacciones de adición aldólica con una alta regio y estereoespecíficidad. Uno de los compuestos es el precursor de iminociclitoles, que son moléculas de gran potencial terapéutico en el tratamiento de un amplio rango de enfermedades debido a su actividad como inhibidores de glicosidasas y glicosiltransferasas. Sin embargo, para conseguir esta reacción existen problemas de solubilidad de los reactivos y productos en medios homogéneos. Una posible solución es el empleo de medios bifásicos en biorreactores de membrana. Se ha estudiado el potencial de un Biorreactor de Membrana para Biotransformaciones desarrollado en dicha reacción y, a la vez, diferentes estrategias de operación que lleven al máximo rendimiento de producto y/o faciliten su purificación tras la reacción.

Avaluació del creixement del fong ligninolític Trametes versicolor sobre diferents suports sòlids per a l'aplicació en tractaments de bioremediació

Els fongs de podridura blanca (WRF - de l'anglès: White-rot fungi) són de gran interès en l'àmbit de la bioremediació per la seva capacitat de degradar la lignina. La lacasa, un dels enzims extracel·lulars que aquests fongs excreten per degradar la lignina, pot ser utilitzada per degradar els contamiants presents en una matriu donada. Trametes versicolor ha estat estudiat per la seva capacitat de produïr aquest enzim en rersidus agrícoles com a substrats. Un primer triatge basat en la producció de CO2, la mesura de l'activitat lacasa i la quantificació de l'ergosterol han permés seleccionar els substrats on es donava un major poder oxidatiu dels cultius inoculats amb T. versicolor. Els posteriors experiments de colonització de sòls, on es monitoritzava l'activitat lacasa i l'ergosterol, han mostrat que T. vesicolor és capaç de colonitzar sòls i que té una major activitat lacasa en condicions no estèrils. També h'ha provat, mitjançant el test ND24, que T. versicolor és capaç de degradar un contaminant emergent, el naproxè, en sòls estèrils i no estèrils esmenats amb residus agrícoles.

Caracterització de les activitats anticolinesteràsica, antiagregant i neuroprotectora dels compostos duals heterodímers Hup7TH i Hup7TCl

L’interès per obtenir nous compostos eficaços en el tractament de la MA ha conduit a la síntesi d’una nova família d’IAChE de lloc d’unió dual (lloc catalític i perifèric). S’han determinat les IC50 de les formes racèmiques, dextrògires i levògires dels heterodímers Hup7TCl i Hup7TH per l’AChE humana recombinant i la BChE humana, mostrant totes elles una alta afinitat pels dos enzims. Paral•lelament, s’ha estudiat l’efecte d’aquests compostos en l’agregació amiloidogènica de la PrP106-126 induïda per AChE bovina, i tots ells han inhibit de forma significativa aquest procés. Finalment, s’han realitzat experiments de neuroprotecció amb els mateixos fàrmacs davant de privació sèrica en cèl•lules SH-SY5Y, obtenint-se un augment de la viabilitat cel•lular en el cas del compost racèmic (±)Hup7TCl.

PGC-1α regula la respuesta celular frente a estrés oxidativo en el miocardio tras síndrome coronario agudo

PGC-1α es un factor de transcripción maestro en la regulación mitocondrial de genes de protección frente a estrés oxidativo. Decidimos analizar el papel de la molécula en la regulación celular miocárdica tras infarto agudo. Evaluamos 38 pacientes con diagnóstico de SCACEST sometidos a estrategia de reperfusión. Encontramos que los pacientes con nivel basal de expresión reducido y mayor inducción de PGC-1α tras el evento presentaban infartos más extensos estimados por resonancia cardiaca. Concluimos que PGC-1α participa en la regulación de la respuesta celular frente a isquemia, en base a la activación de enzimas de protección mitocondrial.

Estudis estructurals dels canvis conformacionals de les E3 ubiquitin lligases per RMN

L'estudi a nivell molecular de la ruta de senyalització activada per TGF-B té un impacte notable en el panorama actual donada la seva implicació en processos autoimmunitaris i carcinogènics. D'altra banda, l'elucidació a nivell estructural dels mecanismes moleculars que permeten a les ubiquitin lligases de tipus E3 marcar específicament llurs dianes per a la degradació proteosòmica - entre d'altres - resulta fonamental donada la seva importància pel que fa al control sobre el turnover proteic a nivell intracel•lular. En aquest projecte es pretén elucidar els mecanismes d'activació i catlàlisi de les ubiquitin lligases E3 tipus HECT Smurf1 i Nedd4L al mateix temps que se n'estudia la implicació en la regulació dels agents missatgers de la ruta del TGF-B. Així, la tasca es divideix en tres sub-projectes els quals se centren en a) l'estudi de la interacció d'aquestes lligases amb llurs dianes; b) l'elucidació del mecanisme d'activació i c) del de catàlisi d'aquests enzims. Per tal d'assolir aquests objectius ens servim principalment dels avantatges que ens aporta la Ressonància Magnètica Nuclear i altres tècniques biofísiques, principalment la ITC. Durant el temps que he gaudit de la beca FI, m'he centrat principalment en la preparació de pèptids per SPPS, llur purificació per HPLC i caracterització per MS i RMN. Aquests pèptids representen diferents patrons de fosforilació de certes dianes de les lligases esmentades, de manera que han estat emprats per a l'estudi d'interaccions proteïna-proteïna per ITC i RMN. M'he iniciat doncs en l'ús d'aquestes tècniques. D'altra banda, també he preparat mostres protèiques mitjançant l'ús de sistemes d'expressió bacterians basats en E.coli, incloent l'amplificació i clonació del gen que codifica per la proteïna d'interés així com la seva expressió, purificació i caracterització per MS i RMN.

Estudios fármaco-genéticos de pacientes con infección por VIH-1 tratados con regimenes antirretrovirales basados en estavudina: asociación de los polimorfismos de la timidilato sintasa con los niveles intracelulares de estavudina trifosfato

L’activitat antiretroviral i la toxicitat de l’estavudina (d4T) depèn del seu metabòlit trifosfat (d4T-TP).Es varen determinar els nivells intracel•lulars de d4T-TP y els polimorfismes dels gens dels enzims la via del folat entre altres la timidilat sintasa (TS), la metilentetrahidrofolat reductasa (MTHFR), .... Els nivells intracel•lulars de d4T als malalts del estudi transversal amb un genotip d’alta expressió del TS van ser de 11.50 fmol/106 cels mentre que per aquells amb un genotip de baixa expressió, van ser de 20.65 (P = 0.0010). Els nivells intracel•lulars de d4T són determinats pels polimorfismes de timidilato sintasa.