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.

En su laboratorio del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB), el grupo de Vicente Rubio estudia cómo el sistema ubiquitino-proteosómico regula el crecimiento de las plantas cuando están sometidas a estreses ambientales. Y acaban de descubrir en Arabidopsis que la pequeña proteína DDA1, existente tanto en plantas como en animales, es esencial para la estabilidad de los receptores de la hormona ácido abscísico (ABA). Esta hormona vegetal participa en la germinación de las semillas, controla el desarrollo de las plántulas e inicia las respuestas ante los estreses ambientales. Conocido como la "hormona de la sequía", el ácido abscísico es fundamental para que las plantas se adapten a la salinidad y al estrés osmótico, permitiéndolas vivir en condiciones adversas.

En su último trabajo, que acaban de publicar en la revista Plant Cell, María Luisa Irigoyen y Elisa Iniesto, junto a otros miembrops del grupo de Rubio, demuestran en la planta Arabidopsis thaliana que DDA1 forma parte de un complejo de proteínas implicado en la degradación proteosomal. Han encontrado que en las semillas y en las plántulas, esta pequeña proteínas se una alos recpetores del ácido abscísico facilitando así su degradación. De este modo, explica Rubio, tiene una función "negativa en la regulación de las respuestas a los estreses abióticos medidadas por ABA".

Los niveles de ABA son elevados en las semillas secas, lo que impide sus germinación. En las plantas adultas, estos niveles elevados lo que hacen es inhibir el crecimiento de las raíces y promover en las hojas el cierre de los estomas por los que la planta intercambia los gases. Cuando las condiciones ambientales son óptimas, los niveles de ABA disminuyen, los complejos que contiene DDA1 se activan más, degradando los receptores de ABA. Esto último consigue mantener los niveles necesarios de ABA a la vez que minimiza sus efectos inhibitorios (cierre de los estomas y retraso del crecimeinto) justo en el momento que no es necesario, durante la germinación o cuando no hay estrés.

• Irigoyen ML, Iniesto E, Rodríguez L, Puga MI, Yanagawa Y, Pick E, Strickland E, Paz-Ares J, Wei N, De Jaeger G, Rodriguez PL, Deng XW, Rubio V. Targeted degradation of abscisic acid receptors is mediated by the ubiquitin ligase substrate adaptor DDA1 in Arabidopsis. Plant Cell. 2014; doi: 10.1105/tpc.113.122234.

El grupo de investigación del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC dirigido por Karel H.M. van Wely estudia las proteínas involucradas en la formación y en el desensamblaje de los cilios. Si bien se conoce desde hace tiempo su regulación asociada a la mitosis de la céllulas, en este laboratorio del CNB se acaban de encontrar un mecanismo que regula el tamaño de los cilios cuando la célula no se está dividiendo. Los experimentos que ha realizado en este laboratorio Ainhoa Sánchez de Diego, y que acaba de publicar en la revista Nature Communications, muestran que cuando las céllulas no están creciendo la distribución subcelular de la deacetilasa HDAC6 es esencial para controlar el tamaño de los cilios.

En esta publicación se demuestra que no sólo es necesario que una quinasa active a HDAC6, es también clave para actuar sobre un sustrato u otro la localización de la deacetilasas en el interior de la célula. La proteína Dido3, descubierta por este mismo grupo, es fundametal a la hora de regular tanto los niveles de HDCA6 en la base de los cilios como el grado de acetilación de la tubulina.

• Sánchez de Diego A, Guerrero AA, Martínez-A C, van Wely KHM. Dido3-dependent HDAC6 targeting controls cilium size. Nat Commun. 2014; doi: 10.1038/ncomms4500.

El grupo de Ana Cuenda investiga en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) el papel que juegan en la regulación de la producción de citoquinas las cuatro quinasas de la familia p38MAPK. En concreto, centran sus esfuerzos en ver la implicación específica de cada una de ellas en la patogénesis de la artritis reumatoide con la intención de que se puedan desarrollar nuevos tratamientos más eficaces y seguros que los actuales.

En un trabajo que acaban de publicar en colaboración con investigadores del Hospital '12 de Octubre' de Madrid en la revista Arthritis and Rheumatism, el grupo de Cuenda presenta el descubrimiento de que la eliminación de los genes de las quinasas p38γ y p38δ “reduce significativamente tanto la incidencia como la severidad de la artritis“. Induciendo artritis en ratones con colágeno, la falta de estas dos proteínas se acompañaba además con una menor producción de citoquinas. Estos resultados, comenta Cuenda, muestran que las quinasas p38γ y p38δ son cruciales para regular la inflamación de las articulaciones y la destrucción de los huesos que se producen en la artrtitis y, por tanto, serían dos nuevas dianas terapéuticas en el tratamiento de la artritis reumatoide.

• Criado G, Risco A, Alsina-Beauchamp D, Pérez-Lorenzo MJ, Escós A, Cuenda A. Alternative p38 mitogen-activated protein kinases are essential for collagen-induced arthritis. Arthritis Rheum. doi: 10.1002/art.38327.

El gobierno de la Comunidad de Madrid recientemente financió el proyecto de investigación PROFUN II: Interactomics of the Centrosome (CS Interactomics) que tiene como objetivo el estudio de la interactómica del centrosoma, un orgánulo celular clave en el proceso de organización de la arquitectura celular. En este proyecto, varios grupos de investigadores de Madrid están uniendo esfuerzos para proporcionar un impulso cualitativo al conocimientos del centrosoma, una pieza fundamental para la comprensión de la célula.

En este contexto, el grupo de Bioinformática funcional del CNB dirigido por Alberto Pascual-Montano ha desarrollado CentrosomeDB, una base de datos que recoge e integra información relevante sobre el centrosoma. Esta base de datos ofrece diferentes perspectivas para el estudio de las proteínas del centrosoma, incluyendo su estructura, su función y su evolución. Además, contiene información sobre las homologías con las proteínas de otras especies, así como datos de su función, su relación con enfermedades (SNP) o la estructura tridimensional de las mismas. Se han incorporado también, resultados sobre las interacciones demostradas entre las proteínas.

Desde su publicación, esta nueva jerramienta ha recibido ya más de 10.000 visitas al ser probablemente la base de datos más completa de proteínas del centrosoma. En estos momentos contiene 1.053 proteínas centrosomales humanas y 304 de Drosophila melanogaster, una mejora significativa respecto a otras herramientas y repositorios existentes.

La base de datos se puede consultar públicamente en http://centrosome.cnb.csic.es.

• Alves-Cruzeiro JM, Nogales-Cadenas R, Pascual-Montano AD. CentrosomeDB: a new generation of the centrosomal proteins database for Human and Drosophila melanogaster. Nucleic Acids Res. 2014; 42(1): D430-D436.

El Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) ha sido distinguido por un jurado internacional en el marco del programa de excelencia Severo Ochoa. La acreditación como centro de excelencia Severo Ochoa tiene una validez de cuatro años y proporciona un millón de euros anuales para el CNB.

Este reconocimiento, que llega en un momento de dificultades por la actual situación económica del país, es sobre todo, como explica la directora del CNB Carmen Castresana “un reconocimiento al trabajo y al esfuerzo de todos los que trabajamos y hemos trabajado en el CNB”.

La financiación Ochoa nos permitirá emprender acciones estratégicas que beneficien al centro en su conjunto. En concreto, en el Centro Nacional de Biotecnología, dedicaremos la financiación obtenida a implementar nuevas aproximaciones científicas basadas en programas de Biología de Sistemas, Biología Sintética y Biología Computacional, además de dedicar nuestros recursos a la incorporación de nuevos científicos, a la adquisición de equipos, y a actividades relacionadas con la transferencia tecnológica, la formación, y la divulgación.

El programa Severo Ochoa reforzará la ventaja competitiva y seña de identidad del CNB como centro multidisciplinar que desarrolla y aplica tecnología puntera para resolver problemas relacionados con la salud humana y animal, la agricultura y el medioambiente.