La semana pasada, la red intergubernamental European Cooperation in Science and Technology presentó SALAAM, una iniciativa para compartir los avances obtenidos en la ingeniería genética y el fenotipado de los animales de granja utilizados para experimentación. Esta acción, dirigida por el científico alemán Eckhard Wolf y la francesa Pascale Chavatte-Palmer, tiene como meta el desarrollo de modelos de laboratorio que puedan ser utilizados en medicina traslacional. Entre otros científicos europeos, el investigador del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) Lluís Montoliu participa como experto en la construcción de transgenes.

Los pequeños animales de laboratorio, como los ratones, las ratas o las moscas de la fruta, han sido de una ayuda tremenda a la hora de estudiar y comprender los sistemas biológicos complejos. Sin embargo, para poder llevar a cabo futuros ensayos preclínicos más eficientes que los actuales parece que es necesario emplear conejos, cerdos, cabras, ovejas y vacas. Por eso, esta iniciativa se centra en los animales de granja como modelos para estudiar las enfermedades humanas.

Durante el tiempo que dure esta acción, Montoliu explica que “se organizarán diversas conferencias y cursos, abiertos a cualquier investigador interesado en el tema”. Los seminarios abordarán las nuevas tecnologías disponibles, la creación de bases de datos, la elección del modelo animal adecuado para cada tipo de experimento y, como no podía ser de otra manera, aspectos de bioética y bienestar animal.

En un estudio dirigido por investigadores del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) han descubierto que los linfocitos T son capaces de capturar por transinfección bacterias de las células dendríticas y matarlas. Estos sorprendentes resultados muestran que los linfocitos T, ejemplo clásico de inmunidad adaptativa, desarrollan funciones que hasta ahora se suponían exclusivas del sistema inmune innato.

Los datos publicados en la revista Cell Host & Microbe "muestran por primera vez que los linfocitos T son capaces de capturar bacterias y matarlas", explica Esteban Veiga, investigador del CNB responsable principal de este estudio. Inesperadamente han descubierto que los linfocitos T transinfectados matan las bacterias de forma más eficiente que las propias células dendríticas.

Analizando en su laboratorio del Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (Hospital de Santa Cristina) las diferencias entre los linfocitos T, Aránzazu Cruz-Adalia observó que cuando son transinfectados, producen más citoquinas inflamatorias (como IL-6, TNFα e IFN-γ) que los no infectados. Además, son capaces de proteger in vivo de las infecciones bacterianas.

• Cruz-Adalia A, Ramirez-Santiago G, Calabia-Linares C, Torres-Torresano M, Feo L, Galán-Díez M, Fernández-Ruiz E, Pereiro E, Guttmann P, Chiappi M, Schneider G, Carrascosa JL, Chichón FJ, Martínez del Hoyo G, Sánchez-Madrid F, Veiga E. T cells kill bacteria captured by transinfection from dendritic cells and confer protection in mice. Cell Host Microbe. 2014; 15: 611-622.

Resolviendo la estructura tridimensional de proteínas de la cápsida vírica mediante criomicroscopía electrónica, investigadores del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) han identificado relaciones evolutivas hasta ahora desconocidas entre virus filogenéticamente distantes.

“Los virus evolucionan tan rápido que el análisis de sus secuencias genómicas no puede ser utilizado para encontrar relaciones entre virus filogenéticamente muy distantes”, explica José R. Castón, investigador responsable de un estudio que se acaba de publicar en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences USA. En este trabajo presentan la estructura de la proteína de la cápsida del virus de Penicillium chrysogenum (PcV) y muestran el plegamiento de la proteína progenitora del linaje de los virus ARN de doble cadena (dsRNA).

En colaboración con los grupos de Nùria Verdaguer (IBMB/CSIC), Niko Grigorieff (Brandeis University, USA) y Said Ghabrial (Kentuky University, USA), el equipo de Castón ha observado que la proteína de la cápside de este virus tiene dos mitades que, sin ser genéticamente similares, son dos α-hélices repetidas, indicando que provienen de la duplicación de un mismo gen. Este núcleo helicoidal conservado aumentó su complejidad por la duplicación inicial del gen y, seguidamente, por la inserción en puntos específicos (hotspots) de distintos segmentos peptídicos.

La identificación de los motivos estructurales ancestrales en el tipo de plegamiento conservado en el linaje de los virus dsRNA ha permitido la identificación de relaciones filogenéticas hasta ahora desconocidas.

• Luque D, Gómez-Blanco J, Garriga D, Brilot AF, González JM, Havens WM, Carrascosa JL, Trus BL, Verdaguer N, Ghabrial SA, Castón JR. Cryo-EM near-atomic structure of a dsRNA fungal virus shows ancient structural motifs preserved in the dsRNA viral lineage. PNAS. 2014; doi: 10.1073/pnas.1404330111.

Un estudio realizado por investigadores de CIBERNED del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) y del Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” (CBMSO) ha identificado que la ausencia de la proteína WIP favorece la formación de contactos neuronales más grandes pero menos plásticos en respuesta a estímulos.

Estos contactos neuronales, conocidos como espinas dendríticas, posibilitan la conexión entre neuronas emisoras y receptoras, en estructuras conocidas como sinapsis, que cambian en número, tamaño y sensibilidad en respuesta a estímulos (plasticidad). Esta plasticidad sináptica es la base celular del aprendizaje y la memoria, relacionándose las alteraciones en la sinapsis con diferentes disfunciones neurológicas como el autismo, la esquizofrenia, la enfermedad de Alzheimer, el Síndrome de Down, la depresión o el trastorno bipolar.

La colaboración entre los laboratorios dirigidos por Inés Antón (CNB-CSIC; CIBERNED) y Lola Ledesma (CBMSO), ambos situados en el Campus de Excelencia UAM-CSIC, aborda la influencia en estos procesos de la proteína WIP, aportando nuevos datos sobre el mecanismo que regula la morfología y la actividad de las espinas dendríticas, al haber permitido identificar dicha proteína como el punto de conexión entre la composición lipídica de la membrana y el citoesqueleto en estas estructuras. Así, se ha llegado a la conclusión de que la ausencia de WIP reduce los niveles del lípido esfingomielina en la membrana plasmática, activando así un conjunto de proteínas que aumentan la cantidad de filamentos de actina del esqueleto celular y favoreciendo la formación de espinas dendríticas más grandes y estables.

Al relacionar este descubrimiento con los datos de otros estudios que sugieren que la estabilidad de las espinas dendríticas se relaciona con un incremento en la memoria frente a estímulos concretos y con una disminución en la capacidad de aprendizaje, se ha conseguido identificar en un modelo de ratón la contribución de la proteína WIP al correcto funcionamiento sináptico, y en su aplicación a humanos podrían explicar el origen de las alteraciones neurológicas descritas en pacientes con modificaciones en la región génica que codifica esta proteína.

Según explica Ana Franco-Villanueva, coautora del estudio, “con la simple adición del lípido esfingomielina hemos corregido el defecto sináptico en un modelo de cultivo neuronal de ratón deficiente en WIP, proporcionando la primera estrategia para el futuro tratamiento de los pacientes”.

• Franco-Villanueva A, Fernández-López E, Gabandé-Rodríguez E, Bañón-Rodríguez I, Esteban JA, Antón IM, Ledesma MD. WIP modulates dendritic spine actin cytoskeleton by transcriptional control of lipid metabolic enzymes. Hum Mol Genet. 2014; doi: 10.1093/hmg/ddu155.

Organizada en por el Servicio de Transgénesis CNB-CBMSO y Sigma, quien patrocina el evento, se llevará a cabo en el Salón de Actos del CNB desde las 10:20 hasta las 14:30. La inscripción se realiza a través del formulario.

Programa:

• Silvia Di Meglio (Sigma-Aldrich, EMEA)
  Using CRISPr and ZFN Technologies for creation of Transgenic animals
• Belen Pintado (CNB-CBMSO, Madrid)
  Genome editing. Impact on animal use
• Roger Badia (Hospital Germans Trias i Pujol)
  Working with ZFN: Practical issues learnt from HIV research
• Ignacio Anegon (INSERM UMR, Nantes)
  Gene editing of the rat genome using ZFNs and other gene-specific nucleases
• Davide Seruggia (CNB-CSIC, Madrid)
  From TALENs to CRISPR: new tools for genome editing

En un estudio que investigadores del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) han publicado en la revista PLoS Pathogens se identifica la proteína viral clave para que el coronavirus del SARS produzca lesiones pulmonares.

Luis Enjuanes, el investigador del CNB responsable principal de este trabajo, explica que “el coronavirus del SARS induce una respuesta inflamatoria incontrolada que causa daño pulmonar, edema, hipoxemia severa y eventualmente la muerte. Lo que hemos encontrado es que la actividad de la proteína E como transportadora de iones promueve las lesiones que causa el SARS”. Estos descubrimientos podrían llegar a usarse para desarrollar una terapia contra esta enfermedad.

En colaboración con científicos de la Universitat Jaume I de Valencia, el investigador del CNB José Luis Nieto Torres ha generado coronavirus del SARS en los que su proteína de la envoltura carece de sus propiedad como transportadora de iones. Sin esta función, el virus se atenúa, reduciéndose la respuesta inflamatoria dañina que provoca a los ratones infectados.

Como hay varios virus muy patógenos con proteínas transportadoras de iones similares a las de estos coronavirus, Enjuanes comenta que sus resultados podrían ser relevantes en el estudio de infecciones de virus como el de la gripe A, el sida o la hepatitis C.

• Nieto-Torres JL, Dediego ML, Verdiá-Báguena C, Jimenez-Guardeño JM, Regla-Nava JA, Fernandez-Delgado R, Castaño-Rodriguez C, Alcaraz A, Torres J, Aguilella VM, Enjuanes L. Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus envelope protein ion channel activity promotes virus fitness and pathogenesis. PLoS Pathog. 2014; 10(5): e1004077.

En colaboración con investigadores de la Universidad de Kentucky en los Estados Unidos, el laboratorio del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) dirigido por Cristina Risco han encontrado evidencias de una función inesperada y sorprendente que desempeña la proteína celular Vps4 en la replicación de un virus ARN perteneciente a la familia de los Tombusvirus, patógenos que infectan plantas y que causan importantes pérdidas en cosechas.

Vps4 es un componente de las proteínas celulares ESCRT y de la familia de las ATPasas AAA+ que usan ATP para remodelar estructuras macromoleculares en las células. Vps4 participa en una variedad de procesos biológicos como por ejemplo la fusión de membranas para la formación de vesículas. Utilizando nuevas técnicas de imagen en microscopía electrónica y según acaban de publicar en la revista PLoS Pathogens, los autores han demostrado que Vps4 participa en la estabilización del poro o cuello de las esférulas a través del cual se produce el intercambio de materiales con el citosol. Esta apertura controlada es necesaria para que el complejo replicativo desempeñe sus funciones y para que el ARN viral quede protegido de la degradación por nucleasas.

A diferencia de lo que ocurre en los procesos celulares habituales en los que participa, Vps4 se incorpora de manera estable en las vesículas virales o esférulas y pasa a formar parte del complejo replicativo. De hecho cuando Vps4 no está presente se forman esférulas totalmente abiertas, sin constricción o cuello y en las que el ARN viral de nueva síntesis está desprotegido. Los autores proponen que Vps4 y otras proteínas ESCRT son indispensables para la deformación de las membranas y el ensamblaje de los complejos replicativos de Tombusvirus. Es muy probable que otros virus de plantas y animales que transforman membranas celulares para construir esférulas también utilicen estas proteínas para ensamblar sus replicasas y proteger sus genomas recién sintetizados.

• Barajas D, Martín IFdC, Pogany J, Risco C, Nagy PD. Noncanonical role for the host Vps4 AAA+ ATPase ESCRT protein in the formation of Tomato bushy stunt virus replicase. PLoS Pathog. 2014; 10(4): e1004087.

En un estudio que investigadores del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) publican en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences USA se determina que CD4, CXCR4 y CCR5 forman oligómeros en las membranas de las células. Los resultados muestran además que la proporción de CXCR4 respecto a CCR5 controla la unión a las membranas de las cepas X4 del HIV-1, un paso necesario para que se produzca la entrada del HIV a las células hospedadoras. Los autores de este trabajo concluyen que según sean los niveles de CCR5 en las células diana, la unión de los virus X4 HIV-1 y por lo tanto su entrada en las células y la infección resultan bloqueadas. Este descubrimiento podría aplicarse para proteger a los linfocitos de la infección por HIV.

Sin la existencia en la actualidad de una vacuna efectiva contra el sida, “una nueva estrategia para impedir la infección del sida podría ser el diseño de fármacos que mimetizaran los efectos de CCR5 en las membranas celulares”, explica Mario Mellado, científico del CNB e investigador principal de este estudio. Comenta además que estos resultados ayudan a comprender por qué las cepas X4 del HIV-1 “conducen a una progresión más rápida de la enfermedad con un empeoramiento de los síntomas” y cómo la proporción de los receptores influye en la susceptibilidad a la infección.

• • Martínez-Muñoz L, Barroso R, Dyrhaug SY, Navarro G, Lucas P, Soriano SF, Vega, B, Costas C, Muñoz-Fernández MA, Santiago C, Rodríguez-Frade JM, Franco R, Mellado M. CCR5/CD4/CXCR4 oligomerization prevents HIV-1 gp120IIIB binding to the cell surface. Proc Natl Acad Sci USA. 2014; doi: 10.1073/pnas.1322887111.

The four-week course will be held from June 30 to July 25, 2014. Up to 12 selected students will be registered free of charge.

For four weeks, the students will participate in the scientific activities of two research departments of their choice (2 weeks each), attend seminars on hot topics in today’s life sciences, and meet and talk with CNB scientists. Candidates are counselled to visit our website to learn about our projects and interests.

The completed application (doc/odt/pdf) form must be received before 30 May 2014, by e-mail to Alfonso Mora or by post to the Centro Nacional de Biotecnología (2^nd Course on Introduction to Research), c/ Darwin #3, 28049 Madrid, Spain.

SELECTED STUDENTS

• Ricardo Sánchez de la Nieta Moreno
• Sara Herrera de la Mata
• Alberto Jesús González Hernández
• Andrés Sanz Morejón
• Iris Barragán Sánchez
• Dorota Kuczek
• Sergio Gómez López
• Isabel Tundidor Pérez
• Adolfo Alsina López
• Lorena Blázquez Conchillo
• Pilar Montero Calle
• Julio Téllez de Pablos

El grupo de investigación de Juan Antonio García y Carmen Simón centra sus esfuerzos en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) en la endopeptidasa P1 de uno de los principales grupos de virus ARN que infectan a las plantas, los potyvirus. Aunque no se sabía su contribución exacta a la infección viral, algunos datos indicaban que P1 estaba implicada en la selección de hospedadores por parte del virus. Ahora, este grupo acaba de mostrar que el extremo amino-terminal de la proteína P1 de los potyvirus reduce la actividad autoproteolítica de esta enzima según el hospedador en el que se encuentre. Fabio Pasin, que realiza sus tesis doctoral en el CNB gracias a una beca de la Fundación La Caixa, ha observado que al eliminar esta región de la proteína P1 se acelera la replicación temprana del virus y aumenta la severidad de los síntomas. Todo ello, acompañado en la planta de un mayor número de marcadores marcadores de resitencia y una menor acumulación de virus.

Estos resultados sugieren que el ajuste fino de la actividad de la proteasa P1 ha evolucionado para mantener la amplificación del virus a unos niveles no que causen demasiado daño al hospedador asegurando, eso si, la óptima replicación a largo plazo del virus. El estudio, que acaba de publicarse en la revista PLOS Pathogens, aporta nuevos datos experimentales que apoyan la teoría de que los virus mantienen unos niveles de replicación adecuados en dos hospedadores diferentes.

• Pasin F, Simón-Mateo C, García JA. The hypervariable amino-terminus of P1 protease modulates potyviral replication and host defense responses. PLoS Pathog. 2014; 10(3): e1003985.