Visión general

La investigación llevada a cabo en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular se articula en diferentes grupos y líneas de trabajo

En la Facultad de Farmacia

Línea: "Lactiker"

Este grupo se dedica al estudio de los procesos bioquímicos, microbianos y tecnológicos, inducidos, o no, por la adición de enzimas exógenas, en el desarrollo del sabor durante la maduración de quesos de oveja: proteolisis, lipolisis. Estudian también la influencia de la alimentación de las ovejas en la calidad nutritiva y funcional (ácidos grasos insaturados, incluyendo ácido linoleico conjugado, capacidad antioxidante, flavonoides, terpenoides, péptidos con actividad biológica) de la leche y productos lácteos.

Así mismo, estudian la influencia de la ingesta de productos lácteos sobre el riesgo a padecer enfermedades cardiovasculares. Para ello, por una parte, trabajan en el establecimiento de biomarcadores fiables de ingesta de productos lácteos y su relación con la presencia de biomarcadores ya descritos de inflamación y aterosclerosis. Por otra parte, utilizan modelos animales para estudiar la relación de la ingesta de grasa láctea sobre el metabolismo lipídico.

Línea: "Bioquímica Farmacológica"

En esta línea de investigación se estudian interacciones proteína-ligando. Los objetivos de estos estudios son: en primer lugar, la comprensión de las interacciones proteína – proteína (ligando) responsables de la formación de estructuras amiloides, en segundo lugar la detección de moléculas (ligandos) capaces de estabilizar la estructura proteica, y en último lugar proponer fármacos que actúen como ligandos de las proteínas amiloideas inhibiendo su desnaturalización.

"Nucleic acid - lipid interaction"

This research deals with chemical systems composed of nucleic acids and lipids. Due to the interactions that may appear between these two kinds of biomolecules, new properties may emerge that go beyond the sum of the individual properties of each component. The theoretical and experimental study of these properties could provide insight on the chemical evolution that resulted in the formation of the first living cells, and it could also lead us to new biotechnological and pharmaceutical applications.

En la Facultad de Ciancia y Tecnología

Línea: "Esfingolípidos, "rafts" y dominios de membrana"

Este grupo realiza estudios sobre los dominios de membrana, en particular sobre los dominios transitorios conocidos como "rafts". La hipótesis de los "rafts" supone que estos microdominios están enriquecidos en esfingolípidos y en colesterol. Las esfingomielinasas son enzimas que degradan la esfingomielina para dar ceramidas y productos hidrosolubles. Las ceramidas son lípidos de membrana, pero su acción se manifiesta sobre todo a través de proteínas citosólicas. Nuestro grupo estudia, por una parte, las características de las esfingomielinasas, y por otra, los cambios inducidos por la ceramida en las propiedades físicas de la membrana, con el fin de determinar las bases moleculares de la acción fisiológica de las ceramidas. También analizan la tendencia de diversos esfingolípidos (ceramidas, esfingosina) a formar dominios en el plano de la bicapa lipídica.

Línea: "Tecnología enzimática y celular"

El principal Objetivo de este Grupo de investigación es la utilización y desarrollo de tecnologías que usen biocatalizadores (células y/o enzimas) para su empleo en aplicaciones de interés industrial, medioambiental o biomédico. Con este fin se realizan investigaciones en las que se emplean como catalizador enzimas aislados o células microbianas para llevar a cabo biotransformaciones. Se han desarrollado nanotecnologías que permiten la síntesis y funcionalización de nanopartículas magnéticas de interés en aplicaciones de tipo biotecnológico y biomédico. Con este propósito se ha desarrollado un nuevo tipo de biocatalizador constituido por agregados enzimáticos entrecruzados (Cross-Linked Enzyme Aggregates, CLEAs) que están covalentemente unidos a nanopartículas magnéticas (MNPs). Este nuevo biocatalizador es robusto, más estable que el enzima en disolución, fácilmente recuperable del medio de reacción, reutilizable para nuevos ciclos catalíticos y cuya obtención y empleo no han sido descritos hasta ahora. Este catalizador ya se ha empleado con éxito para catalizar reacciones de trans/esterificación en medios no acuosos a escala de laboratorio. Con este propósito se trabaja en la obtención de biodiesel (a partir de aceites no comestibles y de microalgas) y de biosurfactantes (glicoésteres de ácidos grasos). También se investiga en la producción, purificación e inmovilización de despolimerasas, enzimas capaces de degradar bioplásticos (polihidroxialcanoatos) para la obtención de monómeros quirales de utilidad en la síntesis de compuestos bioactivos de interés en farmacia, así como en la biosíntesis de otros bioplásticos funcionalizados, como poliésteres alifáticos derivados de monómeros cíclicos.

Línea: "Estudio de Biomoléculas por espectroscopia de infrarrojo"

Este grupo utiliza y desarrolla el análisis de los espectros de infrarrojo de lípidos, proteínas, biomembranas y células a fin de conocer sus características estructurales.

Entre los sistemas habituales objeto de su investigación se encuentran los siguientes:

  • Efecto de esfingolípidos en la formación de dominios lipídicos, especialmente de los tipo raft.
  • Estudio de la amiloidogénesis
  • Estudio de la TGasa tipo 2 en líneas celulares de queratincitos normales y cancerosos. Efecto de la radiación.
  • Estudio de interacciones lípido-proteína y péptido proteína
  • Interacción DNA-proteína.

Línea: "GTPasas de la Superfamilia Ras y Receptor Purinérgico P2X7"

Esta línea ha dedicado su esfuerzo en determinar aspectos fisiológicos, bioquímicos, funcionales y la biología molecular de los receptores purinérgicos principales de las glándulas salivares. Han establecido la  señalización mediada por el receptor ionotrópico P2X7 en células aisladas de la glándulas salivares y en macrófagos peritoneales de rata y ratón C57BI/6J.

La superfamilia de las proteínas Ras está implicada en la señalización de importantes procesos celulares como son el mantenimiento trófico,diferenciación, proliferación y muerte celular, recientemente se han descrito numerosos procesos de regulación hormonal en los que están implicados los receptores purinérgicos y algunas GTPasas de la superfamilia Ras y sus factores proteícos que modulan su activación/inhibición.

Los receptores purinérgicos regulan diferentes rutas de señalización. Este grupo ha determinado que el receptor P2X7 es el mayoritario y principal receptor purinérgico y modula otros receptores de tipo P2Y; además,  lleva a cabo una función moduladora de otras moléculas efectoras, tales hormonas, neurotransmisores, neuropéptidos y mensajeros celulares en macrófagos en sistemas modelo en cultivo celular, en macrófagos peritoneales y en células acinares y ductales.

Línea: "Mecanismo de acción de chaperonas moleculares"

Nuestro grupo investiga el mecanismo funcional de chaperonas moleculares, proteínas que intervienen en numerosos procesos esenciales en la viabilidad celular. La nucleoplasmina es una chaperona nuclear de histonas implicada en el intercambio de proteínas básicas unidas al DNA, que regulan el estado de condensación de la cromatina. En particular nos interesa caracterizar el efecto de la fosforilación sobre la versatilidad de la interacción de esta proteína con distintas parejas proteicas, especialmente histonas. Además, investigamos la formación de asociaciones funcionales de chaperonas capaces de solubilizar y replegar agregados proteicos (Hsp70, Hsp40 y Hsp100). Caracterizar las superficies de interacción de los complejos y su efecto sobre el ciclo funcional de sus componentes es uno de los objetivos más importantes del grupo. Estos estudios se realizan utilizando una combinación de técnicas bioquímicas, de biología molecular y biofísicas.

Línea: "Estructura y función de la proteína de fusión del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH): desarrollo de inhibidores de fusión y vacunas MPER"

Esta línea dedica su esfuerzo investigador a desentrañar los mecanismos moleculares que subyacen al proceso de fusión del virus del SIDA (VIH) con su célula diana, etapa clave del ciclo infectivo. El grupo centra su atención en las regiones de la proteína de fusión gp41 que se insertan en membranas, y ha sido pionero en el descubrimiento y caracterización del dominio MPER ("Membrane-Proximal External Región"). MPER se inserta en la membrana del virus y cataliza su fusión con la membrana celular. Se da la circunstancia de que anticuerpos generados contra esta región son capaces de neutralizar la infección por diversas cepas y aislados del VIH. En la actualidad MPER constituye por tanto una diana para el desarrollo de vacunas preventivas de la infección por el virus del SIDA.
Basados en el conocimiento generado mediante el estudio bioquímico y biofísico de las interacciones con membranas, los miembros de este grupo participan junto con miembros de diversos grupos internacionales en proyectos de investigación cuyos objetivos son: 1) el desarrollo de moléculas inhibidoras de la proteína de fusión gp41 del virus del SIDA, y 2) el desarrollo de vacunas sintéticas (formulaciones péptido-lípido) que intentan emular los epítopos nativos reconocidos por anticuerpos anti-MPER capaces de neutralizar el virus.

Línea: "Estudio farmacológico, estructural y funcional de los receptores de vasopresina"

En esta línea de investigación se realizan estudios de bioseñalización sobre los receptores de la arginina vasopresina V1a, V1b, V2, y de la oxitocina, a nivel farmacológico, funcional y estructural. Se desarrollan ensayos de nuevos agonistas y antagonistas de síntesis para los diferentes subtipos del receptor de la vasopresina. Se realiza la caracterización farmacológica (especificidad y selectividad) y funcional (activación de la fosfolipasa C, adenilato ciclasa, MAP quinasas, etc.) de los diferentes ligandos. A nivel estructural se determinan los residuos aminoacídicos del receptor que interactúan en la unión con la hormona, así como con el sistema efector. Los agonistas fluorescentes específicos del receptor V1b de la vasopresina poseen un especial interés. Estos agonistas específicos y selectivos constituyen una herramienta apropiada para estudiar la localización de los diferentes receptores de la vasopresina en sus específicos tejidos diana, así como su proceso de internalización celular.

Línea: "Inflamación, aterogénesis y procesos tumorales."

En estas líneas se investigan los mecanismos moleculares implicados en el control de la proliferación celular, la apoptosis y los procesos inflamatorios, con especial énfasis en el tratamiento de las enfermedades cardiovasculares y tumorales.

Un objetivo común a estas dos líneas es el desarrollo y utilización de análogos sintéticos de diferentes esfingolípidos bioactivos, en especial de ceramida 1-fosfato y esfingosina 1-fosfato, con fines terapéuticos.

Línea: "Lipoproteínas y Carotenoides"

Esta línea de trabajo realiza investigación sobre lipoproteínas de diversas fuentes (humanas, de trucha, de huevo, de aceitunas etc.) y su interacción con carotenoides (transporte, ubicación, efecto antioxidante y estructura).

Línea: "Estructura, función y tráfico intracelular de chaperones nucleares"

Este grupo de investigación se centra en caracterizar propiedades estructurales y funcionales de chaperones nucleares (nucleofosmina)…. Los chaperones nucleares modulan el empaquetamiento y la actividad metabólica de la cromatina, procesos esenciales para el crecimiento celular, la regulación epigenética y la apoptosis. La localización celular de estas proteínas es clave para su función y su desregulación está asociada con ciertos tipos de cáncer. La comprensión de los mecanismos moleculares de la función de los chaperones nucleares (nucleofosmina)y de la regulación de su transporte a través de la envoltura nuclear, así como la obtención de información estructural y termodinámica, proporcionará herramientas para intervenir en mecanismos celulares fundamentales.

Línea: "Mecanismo de acción de toxinas peptídicas que actúan a nivel de membrana"

Los integrantes de esta línea estudian el mecanismo mediante el cual las toxinas presentes en el veneno de las anémonas de mar son capaces de formar poros que permeabilizan membranas biológicas y membranas modelo.

Línea: "Papel de las membranas celulares en la patogénesis bacteriana"

Este grupo viene estudiando los últimos años el fenómeno de la interacción de una toxina patogénica, la alfa-hemolisina de Escherichia coli, con eritrocitos y membranas modelo. Es éste un ejemplo de proteína que se sintetiza inicialmente como una proteína soluble, pero que, al encuentro con una membrana, se inserta en ella, actuando a partir de ese momento como una proteína intrínseca. Su esfuerzo se está centrando en estudiar los requerimientos estructurales de la toxina para que tenga lugar esta transformación entre estados soluble-insertado, así como los parámetros que podrían modular la interacción con la membrana diana. Más recientemente han ampliado el objeto de su trabajo para incluir otra toxina de la familia RTX, la "toxina adenilato ciclasa" de Bordetella pertussis.

Línea: "Relaciones inter-dominios en proteínas integrales de membrana"

Esta línea de trabajo se dedica al estudio de las proteínas de membrana las cuales juegan un papel muy importante en diversos procesos celulares puesto que gobiernan la comunicación entre la célula y su entorno, y organizan el flujo de materia a través de la membrana celular. Son, por tanto, la diana de aproximadamente la mitad de los fármacos existentes en el mercado. Este grupo de investigación se interesa en el estudio de algunos procesos en los que intervienen dicho tipo de proteínas.

  1. Estudio de TrwB, una proteína de membrana esencial en el proceso de conjugación bacteriana del plásmido R388 y está implicada en el paso del DNA de la célula donante a la receptora. Esta proteína es el primer miembro de la familia de proteínas acopladoras purificado y la elucidación de su papel en el proceso de conjugación contribuirá a solucionar el problema de la resistencia a antibióticos mostrada cada vez más frecuentemente por distintas cepas bacterianas.
  2. Tráfico a través de las membranas de siRNAs y su transporte al interior celular. Mediante el estudio de las vías de internalización podremos mejorar la formulación de los mismos, aumentando así su efectividad en terapia génica.
  3. Análisis de los elementos proteicos que facilitan el crecimiento de las bacterias en biofilms mediante estudios de proteómica de membrana entre poblaciones bacterianas crecidas en biofilm y en suspensión. El objetivo de este estudio es identificar dianas proteicas contra las que desarrollar fármacos que ayuden a combatir dichas infecciones, especialmente de aquellas que tienen lugar en muchos de los implantes quirúrgicos.

Línea: "Proteomikako tekniken garapena eta erabilera"

Proteomika eskala handian eginiko proteinen analisia da. Analisi honek atal desberdinak ditu, proteinen identifikazioa, adierazpen maila, itzulpen ondoko aldaketak eta proteinen arteko elkarrekintzak, esate baterako. Bere helburua proteinen sareen eta prozesu zelular eta patologikoen ikuspegi orokorra eta integratzailea izatea da. Gure taldeak proteomikaren inguruko lana bi lerrotan banatuta burutzen du. Alde batetik, metodologia garatzen dugu Proteomikako Ikerketa Zerbitzu Orokorrak bere eskaintza zabaldu ahal izateko. Bestetik, ziklo zelularraren erregulazioan parte hartzen duen E2F2 transkripzio faktorea aztertzen dugu ikuspegi proteomikotik.

Línea: "Papel de los lípidos en el ciclo replicativo del VIH-1 y en el desarrollo de estrategias antivirales"

Esta línea de investigación pretende ahondar en la función que poseen los lípidos celulares y virales en la estructura y función de las proteínas implicadas en la infección viral, y cómo emplear dichos conocimientos en el desarrollo de estrategias antivirales.

El VIH-1 está delimitado por una envoltura lipídica en la cual están insertadas las proteínas de fusión (env) que se encargan del reconocimiento y fusión del virus con la célula hospedante. La manipulación de la composición y/o del grado de orden de la membrana viral o de la célula diana interfiere con el proceso de infección o con la productividad viral y determinan la inmunogenicidad de la partícula viral.

Así las principales líneas de investigación son las siguientes:

  1. Estudio in vivo e in vitro del entorno lipídico de la proteína de fusión del VIH-1 y su implicación en la función y actividad de dicha proteína. Los conocimientos adquiridos permitirán diseñar formulaciones inmunogénicas capaces de generar una respuesta inmune neutralizante.
  2. Desarrollo de sistemas nanoliposomales que permitan la direccionalización específica de fármacos antirretrovirales.
  3. Desarrollo de moléculas lipidomiméticas y raftofílicas como inhibidoras de la infección viral.

Para estos estudios se emplearán una combinación de técnicas bioquímicas, de biología molecular y celular, y biofísicas.