El jurado de los premios Rey Jaime I, formado por 22 premios Nobel, ha otorgado este año el galardón de Protección del Medio Ambiente al miembro del Comité Científico Asesor del CNB Juan Luis Ramos, por su trabajo sobre el uso de los microbios para aplicaciones medioambientales y biotecnológicas en la eliminación de contaminantes.

Desde la Estación Experimental del Zaidín, Ramos ha contribuido en la lucha contra la contaminación medioambiental mediante el desarrollo de herramientas biológicas. Los compuestos a combatir son hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos), nitroaromáticos como el TNT, haloaromáticos como los PCBs y pesticidas como el lindano y el DDT. Su enfoque experimental incluye técnicas moleculares y el análisis bioquímico y genético de las rutas catabólicas, poniendo especial énfasis en las interacciones ADN/regulador, en experimentos en reactores y en la llamada rizorremediación de suelos.

Su grupo de investigación estudia también las interacciones entre plantas y microorganismos en la rizosfera con el objetivo de explotar los sistemas de expresión génica en bacterias para el desarrollo de sistemas de biocontrol, biodegradación y contención biológica de microorganismos recombinantes.

Gracias a una beca de la Fundación La Caixa, Aneesh Vijayan ha podido comprobar bajo la dirección del Dr. Mariano Esteban que la vacunación en dos fases consigue en ratones una protección completa frente al parásito Plasmodium yoelii. Según explica Esteban, “primero se inyecta una proteína quimérica (CS-14K) y dos semanas después se administra un virus atenuado (MVA-CS) que produce la proteína CS”.

El motivo de basar la vacuna en la proteína CS se debe a un trabajo realizado en África en 2008 en el que conseguían una protección del 50% durante el primer año. Los 15.450 niños de entre 5 y 17 meses de este ensayo clínico de fase III fueron vacunados con una combinación de la proteína CS fusionada con otra proteína del virus de la hepatitis B junto con el adyuvante ASO1.

La necesidad de una vacuna que proteja en mayor grado llevó al grupo de Esteban a probar con esta nueva aproximación de la cual el CSIC ha solicitado ya una patente. Aunque se ha demostrado sólo en ratones, Esteban piensa que este trabajo supone “un paso adelante hacia el desarrollo de una vacuna con alta eficacia frente a malaria con la ventaja de que no necesita la inclusión de un adyuvante”, la cual, con una tasa de infección de unos 225 millones de personas y alrededor de 1 millón de muertes anuales, es uno de los mayores problemas de salud pública actuales.

Vijayan A, Gómez CE, Espinosa DA, Goodman AG, Sanchez-Sampedro L, Sorzano CO, Zavala F, Esteban M. Adjuvant-like effect of Vaccinia virus 14K protein: A case study with malaria vaccine based on the circumsporozoite protein. J Immunol. 2012 May 21.

La infección por VIH es una de ellas, siendo uno de los objetivos prioritarios de numerosos grupos de investigación mundiales. El interés principal es la consecución de una inmunidad duradera en el organismo para que la respuesta inmune generada sea de larga duración. El laboratorio del Dr. Mariano Esteban en el CNB es uno de los implicados en esta búsqueda. Su estrategia opta por la utilización de variantes atenuadas del virus Vaccinia, un poxvirus perteneciente a la familia del virus de la viruela que incorpora algunos genes de VIH para  producir la esperada respuesta frente a ellos. En su última publicación en la revista Journal of Virology, revelan un nuevo paso hacia este objetivo.

El virus NYVAC-C que expresa antígenos específicos de VIH, se basa en un virus Vaccinia atenuado mediante manipulación genética que ya carece de los genes implicados en la virulencia y patogénesis. Aún así, expresa proteínas capaces de contrarrestar la respuesta inmune del hospedador. En una aproximación dirigida a eliminar este efecto, B8R y B19R, dos de los genes responsables de esta acción, han sido eliminados en los virus utilizados en este nuevo trabajo. Su eficacia como vectores de vacunación se ha determinado mediante experimentos in vivo en ratones que muestra la existencia de una prometedora mejora en la respuesta inmune adaptativa y de memoria frente a VIH en los ratones inoculados con los virus NYVAC-C modificados.

Gómez CE, Perdiguero B, Nájera JL, Sorzano CO, Jiménez V, González-Sanz R, Esteban M. Removal of vaccinia virus genes that block interferon type I and II pathways improves adaptive and memory responses of the HIV/AIDS vaccine candidate NYVAC-C in mice. J Virol. 2012 May;86(9):5026-38.

El investigador de la Fundación IMDEA Nanociencia y miembro de la Unidad Asociada de Nanobiotecnología CNB-CSIC-IMDEA Nanociencia J. Ricardo Arias González ha sido galardonado por la Real Sociedad Española de Física y la Fundación BBVA.

J. Ricardo Arias González ha recibido el Premio al mejor artículo publicado en la Revista Española de Física y la Revista Iberoamericana de Física sobre temas de Física, dotado con 1.500€. El jurado ha destacado el valor divulgativo, el contenido informativo y la calidad de su artículo Manipulación láser de células, orgánulos y biomoléculas.

La entrega de premios se celebró el 24 de mayo a las 19:00 en el Palacio del Marqués de Salamanca, sede de la Fundación BBVA.

Para poder seguir desarrollando la idea de sustituir a los antibióticos por virus que maten a las bacterias, en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) estudian las proteínas que permiten a esos virus bacteriófagos anclarse sobre la superficie de las bacterias. Y acaban de publicar en la revista PNAS un avance realmente interesante, desvelando la estructura de una de estas proteínas.

Cada bacteriófago se adhiere de forma muy específica a una especie concreta de bacteria, por lo que, en principio estos virus nunca podrían usarse de forma generalizada. Por ello, y como parte de un proyecto financiado por la Fundación Bill & Melinda Gates, en el grupo de Mark van Raaij trabajan sobre la idea de crear mediante mutaciones puntuales una gran variedad de bacteriófagos que puedan ser utilizados contra el tipo de bacteria que se desee. Su primer paso ha sido estudiar el mecanismo exacto por el que los bacteriófagos se colocan sobre la bacteria y se anclan a su membrana justo antes de empezar la destrucción de la misma.

Analizando con precisión la estructura de las fibras mediante las que el bacteriófago T7 se une a las bacterias, Carmela García Doval y Mark van Raaij han comprobado que están formadas por tres unidades de una misma proteína. Mediante cristalografía de rayos X han determinado la existencia de un área justo antes de la zona que se une a las bacterias que dota a estas fibras de flexibilidad. Una flexibilidad que parece ser importante a la hora de que el virus se ancle correctamente sobre la pared bacteriana.

Gracias a la alta resolución de los datos obtenidos, han podido localizar con precisión las zonas concretas a través de las cuales se produce la unión entre el fago y la bacteria. Estos datos corroboran lo que venían indicando estudios previos de los aminoácidos que forman estas proteínas. Ahora, en su laboratorio del CNB, el grupo de van Raaij pretende generar bacteriófagos que contengan mutaciones aleatorias en las zonas que determinan su unión a las bacterias.

Con los miles de mutantes que planean obtener, tendrán que ir analizando la especificidad con la que se unen a las diferentes bacterias. Una vez que hayan detectado los mutantes que eliminan específicamente a las bacterias patógenas que les interesen, se producirán en grandes cantidades para ensayar su uso como posible tratamiento.

García-Doval C, van Raaij MJ. Structure of the receptor-binding carboxy-terminal domain of bacteriophage T7 tail fibers. Proc Natl Acad Sci USA. 2012 May 28.

Clásicamente, el funcionamiento de estos motores se ha estudiado en tubos de ensayo donde millones de polimerasas trabajan al mismo tiempo en una reacción no sincronizada. De esta manera, muchos de los detalles del funcionamiento intrínseco de cada polimerasa se pierden en el promediado final. En colaboración con los grupo de José María Valpuesta y José L. Carrascosa en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC, de  Francisco J. Cao en la Universidad Complutense de Madrid y de Margarita Salas del Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa”, Borja Ibarra ha utilizado en su laboratorio del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanocienca (IMDEA Nanociencia) la técnica de las pinzas ópticas para atrapar y manipular moléculas individuales de la polimerasa del virus Phi29. De esta forma estos investigadores han podido seguir la actividad de una sola molécula de polimerasa mientras trabaja y se desplaza abriendo la doble hélice del ADN.

En su estudio han encontrando que este diminuto motor molecular es capaz de acoplar la energía térmica con la energía química derivada de la incorporación de nucleótidos en la ruptura de los puentes de hidrógeno que mantienen unidas las dos cadenas del ADN. De este modo, se llegan a ejercer sobre la doble cadena de ADN fuerzas superiores a los 10 pN (10¹⁰ veces su peso). Escalando la polimerasa al tamaño microscópico, un motor del tamaño del de un coche con la misma relación fuerza-masa sería capaz de ejercer fuerzas efectivas iguales al peso de 300 millones de toneladas métricas, o el peso de unos 700 portaaviones.

Hace tan solo unos años la posibilidad de estudiar los sistemas biológicos a nivel de moléculas individuales parecía una historia sacada de algún libro de ciencia ficción, pero la implementación de avanzadas técnicas de manipulación de moléculas individuales tanto en el IMDEA Nanociencia como en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC está permitiendo que estas historias se hagan realidad. El estudio de los motores moleculares biológicos con estas técnicas esta permitiendo por primera vez en España el establecimiento de una amplia red de colaboración interdisciplinar entre biofísicos, biólogos moleculares y físicos. Además estos nuevos descubrimientos permiten conocer mejor el funcionamiento interno de las células y harán posible diseñar en el futuro nanomáquinas sintéticas que emulen la ingeniosa y eficiente maquinaria molecular diseñada por la naturaleza.

Morin JA, Cao FJ, Lázaro JM, Arias-Gonzalez JR, Valpuesta JM, Carrascosa JL, Salas M, Ibarra B. Active DNA unwinding dynamics during processive DNA replication. Proc Natl Acad Sci USA. 2012 May 9.

Entre probetas - Nanomotores biológicos - 10/07/12

• Entre probetas - Nanomotores biológicos - 10/07/12
  

En colaboración con IMDEA Nanociencia, el investigador del CNB Dr. Fernando Moreno ha organizado el 2º Workshop en Nanobiociencia. Tendrá lugar el próximo viernes 18 de Mayo en la sede del IMDEA Nanociencia, en el campus de la Universidad Autónoma de Madrid.

Esta jornada científica, de un día de duración y con entrada libre, presenta una pequeña muestra de la biociencia de molécula individual que se realiza en España usando técnicas biofísicas como Microscopía de Fuerzas Atómicas (AFM), Pinzas Ópticas y Magnéticas, o Microscopía de Fluorescencia de Alta resolución.

El programa incluye cuatro sesiones con dos conferencias plenarias de investigadores extranjeros expertos en AFM y Pinzas Ópticas y contribuciones cortas de jóvenes biofísicos españoles.

El Dr. Lluís Montoliu, investigador científico del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC, y coordinador del nodo español del Proyecto Europeo EMMA (European Mouse Mutant Archive), preside la organización del Cryopreservation Workshop en 2012 que se celebrará en Madrid, en la sede central del CSIC, los días 7 y 8 de mayo de 2012.

Desde EMMA, esta reunión sobre criopreservación se plantea como un foro para discutir al más alto nivel y en profundidad, los últimos avances tecnológicos en la criopreservación de líneas de ratones. Estas técnicas incluyen la criopreservación de esperma y de embriones, métodos actualizados de fecundación in vitro (FIV) y técnicas relacionadas, como criopreservación de ovarios, inyección intracitoplasmática de esperma (ICSI) asistida por laser y piezoinyectores, transporte de material biológico congelado y cualquier otra técnica o reto logístico relevante para el funcionamiento normal de los bancos actuales de embriones y esperma.

Esta será una reunión limitada, con la asistencia prevista de 60 participantes, por invitación, que incluyen los mejores expertos del campo a nivel mundial. Esta reunión está copatrocinada por la International Society for Transgenic Technologies (ISTT) y 10 de sus miembros han sido seleccionados para asistir a partir de las solicitudes recibidas. Los participantes invitados son:

• de los EEUU: Rob Taft, Michael Wiles, Kent Lloyd, Jorge Sztein, Carlisle Landel, Peter Mazur;
• de Canadá: Marina Gertsenstein, Lauryl Nutter;
• de Latino-América: Martina Crispo;
• de Australia: Stuart Read, Sue Bath;
• de China: Xiang Gao;
• de Japón: Naomi Nakagata, Toru Takeo, Keiji Mochida, Atsuo Ogura;
• de Europa: Martin Fray, Pedro Moreira, Alan Hart, Xavier Warot, Jean Jaubert, Marcello Raspa, Sagrario Ortega y Belén Pintado.
  

La revista Structure acaba de publicar el trabajo del grupo de Cristina Risco en el que desarrollan un marcador clonable para la detección de forma individual de una o varias proteínas por microscopía electrónica.

La microscopía electrónica ha contribuido más que ninguna otra metodología a nuestra comprensión de la arquitectura y organización celular. Sin embargo, la detección de proteínas en células a nivel ultraestructural sigue realizándose hoy en día mediante técnicas de inmunomarcaje que no tienen ni la sensibilidad ni la resolución que cabría esperar del uso de los microscopios electrónicos. De ahí que se siga intentando desarrollar nuevas técnicas que permitan identificar de forma directa y de manera cuantitativa las moléculas individuales de las proteínas en el denso entorno intracelular.

El nuevo marcador que ha patentado el CSIC junto con el método utilizado para su visualización denominado Metal-Tagging Transmision Electron Microscopy (METTEM), contiene la secuencia de una pequeña proteína que une metales y le permite formar nanopartículas de 1 nm fácilmente detectables con el microscopio electrónico. La propia Dra. Risco explica que este nuevo método "permite la detección de proteínas en células con gran especificidad, sensibilidad excepcional y resolución molecular".

Como se puede apreciar en la imagen, este marcador (METTEM) tiene una sensibilidad superior en varios órdenes de magnitud a la proporcionada por los anticuerpos en ensayos de inmunomarcaje (Immunogold). Por ello, presenta grandes perspectivas para la visualización y el estudio de las biomoléculas en su entorno celular nativo. La trascendencia en el campo de la microscopía electrónica es potencialmente similar a la alcanzada por las proteínas fluorescentes en microscopía óptica.

Entre probetas - Microscopia electrónica sensible - 26/06/12

• Entre probetas - Microscopia electrónica sensible - 26/06/12