LINEAS DE INVESTIGACIÓN

Regulación de la degradación/traducción de mRNAs en tripanosomátidos

Todos los organismos necesitan ajustar su programa de expresión génica en respuesta a cambios en el medio externo, y lo hacen principalmente regulando el inicio de la transcripción de sus genes. Otros procesos post-transcripcionales, como la degradación de los mRNAs o la traducción a proteína, también pueden afectar a la expresión génica, pero han sido considerados tradicionalmente poco importantes o anecdóticos. Este punto de vista ha cambiado durante los últimos años. En particular, se sabe hoy día que la degradación de los mRNAs juega un papel mucho más importante del que se suponía en un principio. La estabilidad del mRNA afecta tanto a la cantidad total de proteína que puede sintetizarse a partir de unos niveles dados de transcripción como al período de tiempo en el que puede haber traducción a proteína. Este nivel de regulación puede contribuir con varios órdenes de magnitud al nivel total de proteína expresada, y es especialmente importante en ciertas proteínas que son activas durante períodos de tiempo muy cortos, tales como proto-oncogenes, factores de crecimiento o citoquinas.
Los tripanosomátidos son protozoos diploides y unicelulares que divergieron muy pronto en la evolución; de hecho, se encuentran entre los primeros eucariotas que poseen mitocondria. Muchos de ellos son parásitos de plantas, invertebrados o mamíferos, incluido el hombre. En su ciclo vital casi siempre infectan dos hospedadores, un vertebrado (o planta) y un invertebrado. Esto implica que los tripanosomas tienen que sufrir cambios enormes de pH, temperatura, nutrientes y estrategias de defensa según se encuentren en un hospedador o en otro, y para adaptarse a estos cambios el parásito debe reorganizar su programa de expresión génica de una manera drástica. Lo extraordinario es que estos organismos han perdido totalmente la capacidad de regular su expresión génica a nivel del inicio de la transcripción mediante RNA polimerasa II, incluso es probable que ni siquiera se realice en sitios específicos (v.g. promotores). Por tanto, el control de expresión génica en tripanosomas se ejerce casi exclusivamente a nivel post-transcripcional, siendo la degradación de los mRNAs y la traducción a proteína los principales puntos de control. Estos hechos hacen de los tripanosomas organismos modelo excelentes para estudiar la regulación de la expresión génica a nivel post-transcripcional.
Además, la importancia del estudio de la regulación de la expresión génica en estos protozoos es aún mayor si se considera que algunas especies de tripanosomátidos son parásitas del hombre y causan la muerte de millones de personas cada año, como Trypanosoma brucei (enfermedad del sueño), Trypanosoma cruzi (enfermedad de Chagas) o Leishmania ssp. (leishmaniasis). Los fármacos que se usan en la actualidad contra estos parásitos son a menudo tóxicos para el hombre y están surgiendo muchas cepas resistentes. Se hace necesario, pues, identificar nuevas dianas para fármacos. Las proteínas responsables del control de la degradación/traducción de los mRNAs son prometedoras en este aspecto, ya que estos parásitos dependen enormemente del recambio de mRNAs para su supervivencia. Dada la importancia de estos fenómenos post-transcripcionales, se ha dedicado mucho esfuerzo para esclarecer los mecanismos y su significado fisiológico, pero se sabe muy poco acerca de las proteínas que regulan el proceso.

Nuestro principal objetivo es entender cómo los tripanosomas controlan la degradación/traducción de sus mRNAs mediante la identificación y análisis de las proteínas que regulan el proceso. Para identificar y estudiar estas proteínas usamos cromatografías de afinidad (utilizando como cebo mRNAs inestables en la forma sanguínea del parásito) y espectrometría de masas. La función de estas proteínas se analiza creando líneas celulares donde o bien se puedan deplecionar los niveles de estas proteínas mediante interferencia de RNA o bien se sobreexpresen. Posteriormente se analiza el efecto sobre los niveles de mRNAs concretos regulados por desarrollo y sobre el transcriptoma en conjunto mediante hibridaciones en microarrays. También estudiamos si estas proteínas reguladoras interaccionan con otras in vivo mediante cromatografías de afinidad en tándem (método TAP).
El esclarecer la regulación de la degradación/traducción del mRNAs en estos parásitos no sólo nos permitirá entender mejor la regulación de la expresión génica tanto en tripanosomátidos como en humanos, sino que podría permitir en un futuro interferir en la regulación del parásito de manera selectiva.

ORGANISMOS FINANCIADORES ÚLTIMOS 5 AÑOS

- Nuevas vías de control de la expresión génica en tripanosomas. PROYECTO, INTRAMURALES CSIC, Ref: 201920E114, (2019 - 2022).

PUBLICACIONES ÚLTIMOS 5 AÑOS

-Ceballos-Pérez, G.; Rico-Jiménez, M.; Gómez-Liñán, C.; Estévez, A.M., Role of the RNA-binding protein ZC3H41 in the regulation of ribosomal protein messenger RNAs in trypanosomes, Parasites and Vectors, 2023, Vol. 16: 1-118, ARTÍCULO, Id:945890

-Fabien Guegan; K Shanmugha Rajan; Fábio Bento; Daniel Pinto-Neves; Mariana Sequeira; Natalia Gumi¿ska; Seweryn Mroczek; Andrzej Dziembowski; Smadar Cohen-Chalamish; Tirza Doniger; Beathrice Galili; Antonio M Estévez; Cedric Notredame; Shulamit Michaeli; Luisa M Figueiredo, A long noncoding RNA promotes parasite differentiation in African trypanosomes, Science Advances, 2022, Vol. 8: eabn270624-eabn2706, ARTÍCULO, Id:909271

-Claudia Gómez-Liñán; Elena Gómez-Díaz; Gloria Ceballos-Pérez; Antonio M. Estévez, The RNA-binding protein RBP33 dampens non-productive transcription in trypanosomes, Nucleic Acids Research, 2022, Vol. 50: 12251-12265, ARTÍCULO, Id:909265

-Rico-Jiménez, M.; Ceballos-Pérez, G.; Gómez-Linãn, C.; Estévez, A.M., An RNA-binding protein complex regulates the purine-dependent expression of a nucleobase transporter in trypanosomes, Nucleic Acids Research, 2021, Vol. 49: , ARTÍCULO, Id:850604

TESIS DOCTORALES ÚLTIMOS 5 AÑOS