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Regulación génica en Streptomyces

Nuestra investigación se centra en tres diferentes aspectos de la biología de Streptomyces:

  1. Los microorganismos de este género producen una amplia variedad de antibióticos.
  2. Producen grandes cantidades de enzimas hidrolíticas con potencial industrial.
  3. Streptomyces es un habitante normal del suelo donde interactúa con otros organismos.

A lo largo de los últimos años, uno de los objetivos de nuestro grupo de investigación se ha centrado en contribuir a desentrañar parte de la compleja red de regulación de los antibióticos y en buscar sus aplicaciones biotecnológicas en la mejora de su producción manipulando esta regulación. Concretamente estudiamos la conexión entre la parte superior de la cascada regulatoria (la señal que lo dispara) y el producto final (los antibióticos). Es decir, estudiamos las respuestas en la producción de antibióticos mediadas por sistemas de dos componentes (TCSs), que son el principal sistema de transducción de señales en bacterias. Fruto de nuestro trabajo ha sido la descripción de varios TCSs que regulan bien positiva, AbrC y Aor1, bien negativamente, AbrA y AbrB (resultados sin publicar) la producción global de antibióticos, así como en alguno de los casos la diferenciación celular. Estos trabajos se han realizado con la especie modelo de este género S. coelicolor, cuyo genoma (www.sanger.ac.uk) contiene cerca de 100 TCSs, de los que al menos 15 están relacionados con la producción de antibióticos. Pretendemos continuar en esta línea de investigación, añadiendo elementos a la red de regulación y poniendo en valor los resultados anteriores del grupo de forma aplicada. Nuestro objetivo es conocer en detalle los mecanismos de regulación de estos sistemas para delecionarlos o sobreexpresarlos, según sea su papel regulador en la célula y lograr así cepas que nos permitan en el futuro la expresión y superproducción de antibióticos de interés comercial.

Otro de nuestros objetivos es el desarrollo de vectores de expresión para Streptomyces. Basado en nuestros trabajos previos sobre producción de enzimas hidrolíticas hemos seleccionado varios promotores fuertes regulados por la fuente de carbono presente en los medios de cultivo que permiten la sobreexpresión de diferentes proteínas de interés industrial. Además de la búsqueda de promotores fuertes regulados estamos interesados en el desarrollo de vectores basados en una selección positiva, los cuales no requieren la adición de antibióticos para el mantenimiento. Hasta la fecha, hemos cubierto este objetivo mediante un sistema de toxina-antitoxina Streptomyces que hemos descrito recientemente y su uso es muy prometedor.

Debido que las bacterias del género Streptomyces son microorganismos comunes del suelo pueden interactuar positiva o negativamente con otros organismos del hábitat para mejorar su supervivencia. Por lo tanto, en otra línea de trabajo estamos validando la hipótesis de que estas interacciones interespecíficas podrían ser las responsables de la activación en su hábitat natural de muchas de las rutas presentes en los genomas de los Streptomyces y que sin embargo están silenciadas en condiciones de laboratorio. El estudio que hemos iniciado muestra que la estimulación de la producción de antibióticos ocurre en muchos de los co-cultivos de Streptomyces con otros microorganismos.

Colonias de Streptomyces coelicolor; Produccion de proteinas en Streptomyces lividans; Micelio de S. coelicolor crecido en medio liquido; Representacion esquematica de la regulacion ejercida por Aor1; Clonacion de rutas heterologas y produccion de antibioticos

Figuras. Colonias de Streptomyces coelicolor; Produccion de proteinas en Streptomyces lividans; Micelio de S. coelicolor crecido en medio liquido; Representacion esquematica de la regulacion ejercida por Aor1; Clonacion de rutas heterologas y produccion de antibioticos

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Miembros del grupo

Ramón Santamaría Científico Titular (CSIC)
Margarita Díaz Profesor Titular (USAL)
Ricardo Sánchez de la Nieta Estudiante de Doctorado
Carolina Riascos Estudiante de Doctorado
Laura García Estudiante de Máster
María Marugán Estudiante de Grado
Rosa Álvarez Palencia Estudiante JAE Intro CSIC
Ana Martínez Carrasco Técnico de Laboratorio

Contacto

Ramón Santamaría santa@usal.es
923294899
Laboratorio 1.9
Margarita Díaz mardi@usal.es
923294899
Laboratorio 1.9

Publicaciones recientes

Santamaría R.I., Sevillano, L., Martín, J., Genilloud, O., González, I., and Díaz, M. (2018)
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Deciphering the regulon of the Streptomyces coelicolor AbrC3, a positive response regulator of antibiotic production. 80: 2417-2428
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Proyectos de investigación

MINECO: BIO2015-66958-R
MINECO: PCIN-2014-067