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comunicación, conferencia

Biología estructural de la patogénesis bacteriana

Dianas 2017 Mar;6(1)
Biología estructural de la patogénesis bacteriana
Juan A. Hermosoa
Departamento de Cristalografía y Biología Estructural. Instituto de Química-Física “Rocasolano”. CSIC. Madrid.
a
xjuan@iqfr.csic.es
Resumen
La resistencia antimicrobiana es hoy en día una de las amenazas más serias a la salud mundial. Los procesos de remodelado de la pared celular están estrictamente regulados para garantizar la supervivencia de la bacteria y están, en muchos casos, directamente relacionados con la resistencia a antibióticos. Nuestro objetivo principal es generar el conocimiento, basado en un estudio multidisciplinar de algunos procesos críticos de remodelado de la pared bacteriana, para proporcionar nuevas dianas farmacológicas en la lucha contra algunos de los más peligrosos patógenos multiresistentes. La aproximación experimental incluye el uso de ingeniería de proteínas, técnicas de difracción de rayos X, caracterización biofísica, bioinformática y finalmente estudios de infección in vitro e in vivo. Nuestro trabajo se centra en el estudio de los aspectos moleculares de (i) los mecanismos de virulencia mediados por proteínas de superficie del neumococo, (ii) la caracterización del divisoma del neumococo, (iii) el reciclaje de la pared y su relación con la resistencia a antibióticos en patógenos G(-), (iv) la caracterización de los mecanismos de multiresistencia en el MRSA (Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus) y (v) la síntesis y regulación de la pared bacteriana mediada por los D-aminoácidos no-canónicos. En la charla discutiremos algunos de nuestros resultados obtenidos hasta el momento, así hemos resuelto las estructuras de algunas importantes proteínas de superficie y desvelado su implicación en los mecanismos de patogénesis del neumococo; también hemos proporcionado recientemente evidencias estructurales sobre un mecanismo alostérico que dirigiría la multi-resistencia en el MRSA y nos ha permitido el desarrollo de nuevos fármacos en la lucha contra este importante patógeno. El objetivo es comprender cómo el proceso de remodelado de la pared en microbios patógenos conduce a la enfermedad infecciosa y a la resistencia a antibióticos. Estos resultados proporcionarán el conocimiento básico necesario para el desarrollo futuro de nuevas herramientas para la prevención, diagnosis y el tratamiento de las infecciones bacterianas causadas por patógenos multiresistentes.

Referencias

  • JACS (2017) 139, 1448–1451.
  • JACS (2017) 139, 2102-2110.
  • JACS (2015) 137, 1738−1741.
  • Nature Communications (2014) 5.
  • JACS (2014) 136, 9814-9817.
  • PNAS (2013) 110, 16808-16813.
  • EMBO Molecular Medicine (2013) 5, 1852-1870.
  • JACS (2013) 12605-12607.
  • JACS (2013) 135, 10318-10321.
  • Nature SMB (2010) Vol.17, N 5; 576-581.
  • EMBO reports (2009). 10, 246-251.
  • Nature SMB (2005) Vol.12, N 6; 533-538.
comunicación, panel

Chibby: una potencial diana terapéutica de la vía Wnt frente a la osteoporosis

Dianas 2017 Mar;6(1)
Chibby: una potencial diana terapéutica de la vía Wnt frente a la osteoporosis
Marta Marina Arroyo, Alejandro Sevilleja Ortiz, Pedro Indiano Romacho, Ignacio Ramírez Gallegos
Resumen
Objetivo: Encontrar una posible diana terapéutica para el tratamiento de la osteoporosis La osteoporosis es una patología caracterizada por la pérdida de densidad ósea. Esta enfermedad está asociada a una edad avanzada donde presenta una alta prevalencia. Además los costes asociados, tanto directos como indirectos, son elevados y se ha calculado que la incidencia de esta patología va a ir creciendo dado el envejecimiento de la sociedad. Considerando todo lo anterior y que los tratamientos actuales no curan la enfermedad sino que retrasan su avance, se requiere nuevos abordajes para tratar esta enfermedad. La osteoporosis se produce por un desequilibrio en la osteogénesis, proceso de formación de hueso. La vía Wnt está implicada en este proceso de tal forma que estimula la diferenciación de células madre mesenquimales en osteoblastos al mismo tiempo que inhibe la formación de osteoclastos. Chibby es un inhibidor de esta vía, por lo su inhibición se plantea como posible tratamiento de la osteoporosis. La mayoría de terapias actuales están dirigidas a la inhibición de la reabsorción excesiva de hueso mediada por los osteoclastos, mientras que mediante Chibby se conseguiría estimular la osteogénesis. A partir de una colección de unos 2 millones de moléculas se realizarán distintas técnicas de High throughout screening para buscar moléculas candidatas. Se realizará un primer cribado por calorimetría isoterma de titulación, en la cual se usarán Chibby y beta-catenina obtenidas de un sistema de expresión de células de insecto transfectadas con baculovirus con los genes de estas proteínas, así ver cuales de nuestras moléculas afectan a la unión y estabilidad de estas proteínas in vitro. Tras detectar posibles moléculas candidatas se realizará un secundo cribado para ver si esas moléculas afectan realmente a la expresión de genes regulada por beta-catenina in vivo, mediante un sistema de células eucariotas que presentan una construcción con el promotor de beta-catenina regulando la expresión de un gen reportero. En los últimos años han ido apareciendo nuevas terapias con anticuerpos basadas en bloquear inhibidores endógenos de la vía Wnt. Por lo tanto, una terapia combinada de bloqueo de estos inhibidores junto con otros inhibidores como Chibby podría estimular en última instancia la osteogénesis y contrarrestar el desequilibrio de la osteoporosis. No obstante, se sabe que la inhibición de Chibby podría generar efectos adversos como cáncer de colon o problemas en la función de los cilios de las vías respiratorios desencadenando patologías relacionadas. Por ello, la estrategia planteada es utilizar la dinámica del trasplante de médula ósea como procedimiento para introducir un futuro inhibidor de Chibby en la médula ósea y promover la osteogénesis.
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cáncer, comunicación, comunicación oral, sesión 1b

Estudio de la función del IRS-4 en el eje Hipotalámico Hepático

Dianas 2017 Mar;6(1)
Estudio de la función del IRS-4 en el eje Hipotalámico Hepático
Patricia Sanmartín Salinasa, Miguel Ángel Toro Londoño, Antonio Jiménez Ruiz, María Val T. Lobo, Luis González-Guijarro
1 Departamento de Biología de Sistemas, Universidad de Alcalá. 28871 Alcalá de Henares. 2 Departamento de Biomedicina y Biotecnología, Universidad de Alcalá. 28871 Alcalá de Henares.
a
patry.sanmartin@gmail.com
Palabras clave: IRS-4; insulina; resistencia; hepatocitos; hipotálamo
Resumen
Los substratos del receptor de insulina (IRSs) son una familia de proteínas citoplasmáticas con función adaptadora. No poseen actividad enzimática intrínseca pero actúan como proteínas de anclaje iniciando y organizando la respuesta intracelular [1, 2]. Los IRSs son intermediarios en la cascada de señalización de la insulina e IGF-1 y median la respuesta sobre la expresión de genes modulando las cascadas de AKT y ERK [3]. Hasta el momento se han caracterizado tres IRSs en humanos, el IRS-1 y 2 han sido ampliamente estudiados, sin embargo estudios recientes parecen indicar que IRS-4 tiene un mecanismo de acción específico e independiente del resto de proteínas de su familia [4, 5]. Los objetivos de este trabajo son localizar el IRS-4 en distintas partes del cerebro de la rata, en un hepatocarcinoma humano y por ultimo estudiar el IRS-4 en la cascada de señalización de la insulina, IGF-1 y el punto de control G1 del ciclo celular. MATERIALES Y METODOS: Para estudiar la expresión y localización del IRS-4 en el cerebro de la rata y en un hepatocarcinoma humano se realizaron mediante técnicas de imunohistoquímica. Para estudiar el efecto de la sobreexpresión del IRS-4 y su papel en el ciclo celular, se llevó a cabo la construcción de un plásmido donde se incorporó la secuencia codificante de la proteína IRS-4. Posteriormente las células HepG2 fueron transfectadas de forma estable y se evaluaron tanto los efectos de la sobrexpresión del IRS-4 como el tratamiento con insulina e IGF-1 en células HepG2 en cultivo mediante análisis de actividad metabólica, western blot y qPCR. RESULTADOS: En los estudios in vivo por imunohistoquímica en el cerebro de la rata se observó la presencia de IRS-4 en la región hipotalámica y a lo largo del giro dentado del hipocampo con una localización citoplasmática y nuclear. En el cerebelo el IRS-4 fue apenas visible concentrándose en las células de Purkinje. En el hepatocarcinoma la expresión de IRS-4 fue mucho más notable en la zona tumoral con una localización nuclear. En los estudios in vitro tanto la insulina como el IGF-1 produjeron la fosforilación de AKT, ERK y Rb en células HepG2 control pero el efecto de los mitógenos fue mínimo en células con altos niveles de IRS-4. La sobreexpresión de dicha proteína aumentó los niveles de pAKT, pERK, Ciclina D1, CDK4, Ciclina E y CDK2 iniciando así el ciclo celular. CONCLUSION: El IRS-4 está presente en el cerebro de la rata y en hepatocitos humanos. Al incrementar los niveles de IRS-4 en células HepG2 se produce una desensibilización al IGF-1 y en especial a la insulina que podría estar mediada a través de la fosforilación de Rb.
  1. M.F. White, IRS proteins and the common path to diabetes, Am J Physiol Endocrinol Metab, 283 (2002) E413-422.
  2. X.J. Sun, P. Rothenberg, C.R. Kahn, J.M. Backer, E. Araki, P.A. Wilden, D.A. Cahill, B.J. Goldstein, M.F. White, Structure of the insulin receptor substrate IRS-1 defines a unique signal transduction protein, Nature, 352 (1991) 73-77.
  3. M.F. White, The IRS-signalling system: a network of docking proteins that mediate insulin action, Mol Cell Biochem, 182 (1998) 3-11.
  4. G.J. Ikink, M. Boer, E.R. Bakker, J. Hilkens, IRS4 induces mammary tumorigenesis and confers resistance to HER2-targeted therapy through constitutive PI3K/AKT-pathway hyperactivation, Nat Commun, 7 (2016) 13567.
  5. E.P. Cuevas, O. Escribano, J. Monserrat, J. Martínez-Botas, M.G. Sánchez, A. Chiloeches, B. Hernández-Breijo, V. Sánchez-Alonso, I.D. Román, M.D. Fernández-Moreno, L.G. Guijarro, RNAi-mediated silencing of insulin receptor substrate-4 enhances actinomycin D- and tumor necrosis factor-alpha-induced cell death in hepatocarcinoma cancer cell lines, J Cell Biochem, 108 (2009) 1292-1301.
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comunicación, panel

Búsqueda de agonistas de TrkB como antidepresivos

Dianas 2017 Mar;6(1)
Búsqueda de agonistas de TrkB como antidepresivos
Bohdan Babiy, María Crespo, Sergio Dávila, Marta Moreno
Máster en Dianas Terapéuticas en Señalización Celular, Investigación y Desarrollo. Departamento de Biología de Sistemas, Universidad de Alcalá.
Resumen
La depresión es una enfermedad de gran importancia clínica y social. Su prevalencia a nivel mundial asciende a un 20% de la población. Según la Organización Mundial de la Salud, entre 1990 y 2013 el número de personas con depresión o ansiedad ha aumentado en cerca de un 50%, de 416 millones a 615 millones. Económicamente, la depresión y la ansiedad cuestan mundialmente 1 billón de dólares. Además, la inversión en el tratamiento de la depresión y la ansiedad tienen un rendimiento del 400%.
No se trata de una patología homogénea, sino más bien un fenómeno complejo con varios subtipos y probablemente más de una etiología. Entre las hipótesis causantes de la depresión se encuentran:
  • Defectos en una o más etapas de la transmisión sináptica
  • Hipótesis de las monoaminas. Se basa en la inhibición del sistema monoaminérgico, es decir, se aprecia un descenso en los neurotransmisores norepinefrina, serotonina (5-HT) y dopamina.
  • Neurotrofinas y neurogénesis. La disminución en el volumen del hipocampo de numerosos pacientes apoya el papel de bajos niveles de factores neurotróficos en la depresión. Diversos estudios se han centrado en BDNF demostrando que varias formas de estrés disminuyen BDNF, mientras que el tratamiento crónico con antidepresivos aumenta los niveles de esta neurotrofina. De hecho, la inyección de BDNF en el hipocampo en modelos de ratón con depresión muestra efectos antidepresivos a largo plazo.
BDFN es un factor neurotrófico perteneciente a la familia NGF que está implicado en el desarrollo del sistema nervioso del embrión y en neuroprotección y sinaptogénesis en el sistema nervioso central del individuo adulto. BDNF lleva a cabo estas funciones a través de su unión al receptor de membrana TrkB, que conlleva a la activación de varias vías de señalización como PI3K-Akt, PLC-γ y la cascada MAP-quinasa de ERK. Alteraciones de esta señalización derivan en trastornos psiquiátricos como depresión, y además se ha comprobado que los antidepresivos aumentan la producción de BDNF por las neuronas y su señalización a través de TrkB. Es por ello que la búsqueda de agonistas de TrkB constituye una nueva estrategia terapéutica para abordar esta patología. Además, cuenta con la ventaja de que, a diferencia de los antidepresivos actuales, en este caso la señalización de este receptor se activa directamente e independientemente de la expresión, síntesis y secreción de BDNF.
En la búsqueda de estos agonistas hay que tener en cuenta la vía de señalización activada por la forma inmadura de BDNF, proBDNF, cuando se une al receptor p75NTR, puesto que desencadena un efecto totalmente opuesto al de la vía BDNF-TrkB. Por eso, en los ensayos HTS que se realizarán habrá un primer cribado para seleccionar moléculas que se unan a TrkB, y un segundo cribado donde se descartarán todas aquellas que se unan a p75NTR. En el primer cribado se medirá el aumento de los niveles intracelulares de calcio para detectar la activación de la vía BDNF-TrkB por los compuestos que sean activos en células HEK-293 que sobreexpresan TrkB y no expresan p75NTR. En el segundo cribado se medirán los niveles de caspasa-3 activa en células HEK-293 que sobreexpresan p75NTR y no expresan TrkB, de forma que aquellos compuestos que no produzcan aumentos de la actividad de esta enzima, serán los seleccionados puesto que se habrán unido a p75NTR. Por último, las moléculas seleccionadas se probarán con un BBB-test para evaluar así su capacidad de atravesar la barrera hematoencefálica.
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cáncer, comunicación, comunicación oral, sesión 1a

Papel de la vía MEK/ERK en la EMT inducida por TGFβ en células tumorales tiroideas

Dianas 2017 Mar;6(1)
Papel de la vía MEK/ERK en la EMT inducida por TGFβ en células tumorales tiroideas
Adrián Santosa, Pablo Baquero, Eva Jiménez-Mora, Antonio Chiloeches
Departamento de Biología de Sistemas, Unidad de Bioquímica y Biología Molecular, Facultad de Medicina, Universidad de Alcalá, Campus Universitario, Alcalá de Henares, Madrid, España. Email: adri.santos.bio@gmail.com
a
adri.santos.bio@gmail.com
Palabras clave: V600EBRAF; cáncer; tiroides; TGFβ; Snail; E-Cadherina
Resumen
La cascada de transducción de señales de proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPKs) juega un papel fundamental en el control de la proliferación, diferenciación, adhesión, migración y apoptosis celular. Uno de sus miembros, BRAF, se encuentra mutado en la forma V600EBRAF en un 44% de los Carcinomas Papilares Tiroideos y en un 24% de los Carcinomas Anaplásicos Tiroideos y es responsable de los casos de cáncer más agresivos en este órgano endocrino. Por otra parte, en etapas de tumorogénesis avanzada, la citoquina TGFβ desempeña un papel importante en el incremento de la invasión y la migración celular, mediante la inducción de la transición epitelio-mesénquima. Este proceso implica, principalmente, el aumento de los niveles de los factores de transcripción Snail y Slug, los cuales inhiben la síntesis de la glicoproteína de unión celular, E-Cadherina. Además, en los procesos de migración e invasión se produce una restructuración del citoesqueleto celular donde las proteínas Src y FAK son fundamentales. Por todo ello, en este proyecto se pretende estudiar la relación entre los efectos metastásicos de V600EBRAF y TGFβ, así como el papel de las proteínas implicadas en el proceso invasivo Snail, Slug, E-Cadherina, Src, FAK y GSK3β. Para ello, hemos utilizado la línea celular BHT101, derivada de un tumor anaplásico tiroideo y que posee la mutación V600EBRAF. Mediante el uso de inhibidores específicos de las diferentes proteínas estudiadas o silenciando su expresión mediante la técnica de RNA de interferencia, hemos obtenido resultados que demuestran que en esta línea celular, V600EBRAF y TGFβ favorecen la carcinogénesis tanto por rutas conjuntas, como mediante mecanismos independientes.
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cáncer, comunicación, comunicación oral, sesión 1b

Regulación del factor inducible por hipoxia 1α por prostaglandina E-2 en cáncer de próstata

Dianas 2017 Mar;6(1)
Regulación del factor inducible por hipoxia 1α por prostaglandina E-2 en cáncer de próstata
Antonio Madrigal Martíneza, Ana B. Fernandez-Martínez, Francisco J. Lucio-Cazaña
Departamento de Biología de Sistemas, Universidad de Alcalá, 28871 Alcalá de Henares, Madrid, España.
a
antoniomadrigal22@hotmail.com
Resumen
El cáncer de próstata (CP) es la segunda causa de muerte por cáncer en varones y hasta la fecha, no existe ningún tratamiento eficaz en los estadios más avanzados de la enfermedad, haciendo necesaria la búsqueda de nuevas estrategias de tratamiento. La prostaglandina E2 (PGE2) es considerado un prostanoide pro-oncogénico, que tiene una especial relevancia en las distintas etapas de la carcinogénesis del CP. Ya que, se ha descrito, que PGE2 a través de sus receptores EPs es capaz de activar diferentes fenotipos tumorales en células de CP. Además, HIF-1α juega un papel muy importante en CP, al inducir numerosos genes que contribuyen a la progresión del CP. Estudios previos de nuestro grupo de investigación han demostrado que PGE2 intracelular a través de del receptor EP2 aumentaba la expresión de HIF-1α en una línea celular de cáncer de próstata. Nuestro objetivo es estudiar el papel de iPGE2 en la regulación de HIF-1α en una línea celular representativa de un estadio andrógeno-independiente de cáncer de próstata (PC3). Nuestros resultados muestran que PGE2, aumenta la expresión de HIF-1α a través del receptor EP4 intracelular, de la activación ERK/MSK-1 y AKT dependiente de la transactivación de EGFR vía SRC y dependiente de calcio. Estos resultados nos sugieren que PGE2 es capaz de aumentar la expresión de HIF-1α, contribuyendo a la progresión de CP.
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comunicación, comunicación oral, fisiología, sesión 2b

Electroestimulación muscular superficial induce cambios en la estructura y funcionalidad del tejido músculo esquelético de ratones

Dianas 2017 Mar;6(1)
Electroestimulación muscular superficial induce cambios en la estructura y funcionalidad del tejido músculo esquelético de ratones
Andresa Evelem de Melo-Aroeiraa, Pedro Luis Valenzuela, Patricia Sosa, Laura Ramírez, Joan Ramón Torrella, Pedro de la Villa
Universidad de Alcalá
a
andresaevelem@hotmail.com
Resumen
Introducción y Objetivos: El envejecimiento y el desuso son las principales condiciones que están asociadas a la sarcopenia, es decir, pérdida de masa muscular y de la capacidad de generar fuerza. Los ejercicios de entrenamiento de fuerza, bien como la electroestimulación muscular superficial, pueden producir hipertrofia de las fibras musculares minimizando la pérdida de masa muscular y de la funcionalidad. El objetivo de este trabajo fue verificar si un protocolo de electroestimulación muscular de alta frecuencia produce cambios funcionales e histológicos del sistema músculo esquelético. Métodos: Para este estudio se utilizaron ratones C57/BL6 de 6 meses. Se hizo electroestimulación muscular superficial (EMS) sobre el musculo tibial anterior izquierdo. Se realizaron 8 sesiones de EMS con una frecuencia de 70Hz, duración del pulso de 3ms, intensidad de 20V, Ton y Toff 5s. Cada sesión consta de 3 series y 5 repeticiones, con 5min de descanso entre cada serie. La fuerza máxima de los flexores dorsales fueron analizados a través de un sistema de transducción por medio de la EMS del nervio peroneo común. Resultados: Nuestros resultados muestran que la EMS induce un incremento significativo de la masa muscular (19,3%) y del área transversal de la fibra muscular (21,3%). También mejoran las propiedades contráctiles con un incremento de la fuerza máxima (20,3%) y la relación del desarrollo de la fuerza (23%). La EMS no produjo cambios en la capacidad oxidativa del músculo. Conclusión: En este trabajo se ha observado que el protocolo de EMS utilizado mejora la estructura y funcionalidad muscular.
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comunicación, panel

Búsqueda de fármacos multidiana para el tratamiento de Alzheimer

Dianas 2017 Mar;6(1)
Búsqueda de fármacos multidiana para el tratamiento de Alzheimer
Rocío Benítez Fernández, Alberto Langtry Yáñez, Celia López Gutiérrez, Belén Ortiz del Castillo, Altea Soto Neira
Palabras clave: Alzheimer; RAGE; β-amiloide; β-secretasa; multidiana; HTS (High Throughput Screening).
Resumen
El Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa del sistema nervioso central con etiología idiopática, caracterizada por una pérdida progresiva de la función intelectual. Las repercusiones económicas son muy importantes ya que es un proceso patológico crónico que genera incapacidad laboral, carga física y psíquica de los cuidadores y además requiere atención social y sanitaria [1]. El mecanismo molecular que por el cual se produce la patología del Alzheimer no está completamente esclarecido, aunque sí se sabe que se caracteriza por la formación intracelular de ovillos neurofibrilares (NFTs) de agregados de proteína tau hiperfosforilada en las células del sistema nervioso central y por la deposición extracelular de placas formadas por agregados de la proteína β-amiloide (Aβ), debido al mal procesamiento por parte de la enzima b-secretasa. Estos agregados junto con la presencia de tejido dañado en el cerebro producen una estimulación de la inflamación crónica, en la que interviene el receptor de membrana RAGE [2]. Puesto que se trata de una enfermedad multifactorial, para la que no existe un tratamiento farmacológico eficaz, solo paliativo, la estrategia que propone este trabajo es la búsqueda de un fármaco multidiana que actúe sobre dos de los componentes más relevantes en el desarrollo de la enfermedad: b-secretasa y el receptor RAGE [3]. De este modo, hipotetizamos que se conseguirá un efecto sinérgico, ya que se frenará el progreso de la enfermedad al reducir la deposición de beta-amiloides y se reducirá la inflamación, mejorando la función cognitiva. Para ello, se plantea la realización de un ensayo HTS, mediante la técnica de transferencia de energía de resonancia fluorescente (FRET), que permita el cribado sobre una quimioteca, con el fin de encontrar posibles compuestos candidatos a inhibir las dos dianas seleccionadas. Para evitar los posibles efectos adversos, sería necesario realizar diversos ensayos tanto de toxicidad hepática como sistémica así como establecer una óptima vía de administración y vehiculización.
  1. Huang, Y., & Mucke, L. (2012). Alzheimer mechanisms and therapeutic strategies. Cell, 148(6), 1204-1222.
  2. Shi, Z. M., Han, Y. W., Han, X. H., Zhang, K., Chang, Y. N., Hu, Z. M., ... & Hong, W. (2016). Upstream regulators and downstream effectors of NF-κB in Alzheimer's disease. Journal of the neurological sciences, 366, 127-134.
  3. Chen, M., Wang, J., Jiang, J., Zheng, X., Justice, N. J., Wang, K., ... & Li, H. (2017). APP modulates KCC2 expression and function in hippocampal GABAergic inhibition. eLife, 6, e20142.
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