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Regulación traduccional y biotecnología de levaduras

Nuestro grupo está interesado en los mecanismos moleculares que regulan la traducción en eucariotas y en la mejora genética de levaduras con fines biotecnológicos.

La regulación traduccional permite realizar cambios rápidos en la expresión del genoma transcrito para coordinar el crecimiento y diferenciación celulares con las condiciones fisiológicas y ambientales. La iniciación es la fase en la que actúan la mayoría de los mecanismos reguladores de la traducción eucariótica y la más relevante desde el punto de vista biológico y médico, ya que alteraciones de los mismos afectan al crecimiento y diferenciación celular en distintos organismos y son causa de enfermedades humanas.

Nuestra investigación se centra en desvelar nuevos factores y mecanismos reguladores de la iniciación en eucariotas. Para ello, empleamos como modelo y herramienta molecular el mRNA-GCN4 de Saccharomyces cerevisiae, un paradigma de regulación traduccional de un factor de transcripción en respuesta a la carencia de nutrientes. Gcn4 activa la transcripción de múltiples genes biosintéticos cuando las células carecen de algún aminoácido. La traducción del mRNA-GCN4 se regula en función de la disponibilidad de aminoácidos, a través de un mecanismo de reiniciación de la traducción extraordinariamente sensible a alteraciones en factores de iniciación, ribosomas y otros componentes de la maquinaria traduccional. Así, mutaciones espontáneas gcd que des-reprimen la síntesis de Gcn4 permitieron identificar las subunidades y funciones bioquímicas de numerosos factores de iniciación y desvelar importantes mecanismos reguladores de la traducción eucariótica.

En nuestro laboratorio se identificaron genética y funcionalmente varios factores Gcd cuyas funciones esenciales para la iniciación están conservadas evolutivamente. En los últimos años hemos desvelado las funciones de la proteína ribosómica L33e (Gcd17) en biogénesis de ribosomas e iniciación de la traducción (Martín Marcos et al,. 2007). Además, identificamos alteraciones genéticas de la GMP sintetasa Gua1 (Gcd18) que reducen drásticamente la síntesis de nucleótidos de guanina, provocan acumulación de complejos aberrantes de iniciación de la traducción e inhiben el procesamiento del pre-tRNAiMet (Iglesias-Gato et al., 2011).

Nuestra investigación actual pretende contribuir a entender el papel regulador del ribosoma eucariótico en la traducción. En concreto, investigamos mediante análisis mutacional, fenotípico y bioinformático las estructuras y funciones reguladoras de las proteínas ribosómicas L16 (Ohmayer et al., 2015) y L19, y cómo la existencia de poblaciones heterogéneas de ribosomas afecta a los patrones de expresión génica. La estructura atómica del ribosoma de S. cerevisiae predice interacciones entre esas proteínas y segmentos de expansión del rRNA, y puentes entre subunidades cuya relevancia funcional se desconoce.

También desarrollamos actualmente aplicaciones de nuestra investigación, en el marco de proyectos cofinanciados con fondos públicos y privados ó convenios con empresas. Uno de nuestros objetivos es incrementar la variabilidad genética de las levaduras de panadería por procedimientos no recombinantes; y otro, modificar cepas etanologénicas de levadura para producir compuestos de alto valor económico de interés para biofuels.

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  1. La disponibilidad y funcionalidad de subunidades 60S regula la iniciación y reiniciación de la traducción en la secuencia líder del mRNA-GCN4. Investigamos las estructuras y funciones de L16 y L19 usando este sistema.
  2. Mutaciones semidominantes gcd identifican nuevos represores traduccionales de Gcn4, mejoran la capacidad fermentativa de levaduras de panadería (elevación de masa panaria) y des-reprimen constitutivamente la biosíntesis de aminoácidos (HPLC).
  3. Aislamiento de levaduras salvajes de masas madres de panadería. Se pretende obtener híbridos naturales capaces de fermentar harinas de nuevas líneas de Tritordeum (fotografía de productos panarios de este cereal, Dra Pilar Barceló).

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Miembros del grupo

Mercedes Tamame González Científico Titular (CSIC)
Rosa Ana Chiva Tomás Postdoctoral
María Pilar Martín Marcos Postdoctoral
Nora Laseca García Estudiante de Doctorado
Nieves Olivares García Técnico de Laboratorio

Contacto

Mercedes Tamame González tamame@usal.es
923294892
Laboratorio 1.12

Publicaciones recientes

Martin-Marcos P, Zhou F, Karunasiri C, Zhang F, Dong J, Nanda J, Kulkarni SD, Sen ND, Tamame M, Zeschnigk M, Lorsch JR and Hinnebusch AG (2017)
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Proyectos de investigación

MINECO/FEDER: RETOS COLABORACIÓN
PROPAN: IPT-2012-1321-06000 (2012-2015)
MINECO/FEDER: RETOS COLABORACIÓN
INNOSTARPAN: RTC-2015-4391 (2015-2018)
MICINN/FEDER: RETOS COLABORACIÓN
INNOMICROVIN RTC-2017-6361-2 (2017-2021)
PROGRAMA TCUE/FEDER Junta de Castilla y León y Universidad de Salamanca:
(i) Lanzadera TCUE "Biomicrolevacer" (TCUE15-17_F2_002, 2017-2018)
(ii) Consorcios TCUE "Microbeia 2018", (TCUE15-17_F2_004, 2017)
(iii) Prueba de Concepto "2Star2Pan "(PC TCUE 15-17 F2 030 2017-18)
II Convocatoria de Proyectos de Investigación orientados a ofrecer soluciones tecnológicas al Sector Primario (Diputación de Salamanca, 2017-2018)
EMPRESA ABENGOA 2013-2015