Biotecnología de
Intrones del Grupo II
Estación
Experimental del Zaidin, CSIC
Profesor Albareda,
1
18008 Granada
Teléfono: 958
181600 Ext 308 Fax: 958 129600
Nicolás Toro Garcia, Investigador Científico,
Francisco Martínez Abarca, Científico Titular,
Manuel Fernandez López, Investigador Contratado,
José Ignacio Jiménez-Zurdo, Investigador Contratado,
Estefanía Muñoz Adelantado, Postdoctoral,
Antonio Barrientos Durán, Becario Predoctoral,
Maria Dolores Molina Sánchez, Becaria Predoctoral,
Rafael Nisa Martínez, Becario Predoctoral,
Líneas de investigación:
En los aspectos concretos relacionados con
esta propuesta, el grupo de investigación estudia los intrones del grupo II
bacterianos, en concreto el intron RmInt1 de Sinorhizobium meliloti. Los intrones del grupo II son ARNs
catalíticos y elementos genéticos móviles capaces de insertarse directamente en
sitios específicos dentro de ADN de cadena doble. Los intrones del grupo II
fueron inicialmente encontrados en organelas de plantas y eucariotas inferiores
y recientemente en bacterias y se les
considera los precursores de los intrones del núcleo de células eucariotas, de
los non-LTR-retrotransposones y de la telomerasa. La movilidad de los intrones
del grupo II, proceso conocido como “retrohoming”, está mediada por una
proteína multifuncional (IEP) codificada por el intrón en su dominio IV. Esta
proteína tiene actividad maturasa (dominio X) implicada en la maduración del
ARN precursor y la excisión del ARN del intrón en forma de lazo (“splicing”),
actividad reverso transcriptasa (dominio RT) implicada en síntesis de una ADNc
utilizando como molde el ARN del intrón insertado en su ADN diana, actividad de
desenrollamiento de ADN de cadena doble y de ADN endonucleasa (dominio endonucleasa)
implicada en el reconocimiento del ADN diana y en el corte en la posición +9 o
+10, dependiendo del intrón, de la cadena antisentido. Mientras que el proceso
de “retrohoming” para los intrones de levadura y el intrón de L. lactis es muy semejante y sigue el
proceso descrito anteriormente, el intrón RmInt1 sigue un proceso
mecanísticamente diferente al invadir el ADN diana a través de ADN de cadena
sencilla generado por la horquilla replicativa. La intrínseca especificidad de
los intrones del grupo II por el reconocimiento de la secuencia diana; el hecho
de que además ésta es relativamente grande entre 34 y 24 nucleótidos,
disminuyendo la posibilidad de encontrar secuencias repetidas incluso en
genomas complejos; el no necesitar del sistema de recombinación homóloga para
insertarse en el genoma; el hecho de que puedan insertarse dentro de ellos
secuencias de ADN, incluso genes; junto con la posibilidad de rediseñar sus
secuencias de reconocimiento de modo que se puedan insertar virtualmente en
cualquier secuencia de ADN elegida, hace que estos elementos genéticos tengan
una enorme potencialidad en ingeniería genética, en el análisis funcional de
genomas y terapia génica.
Nuestro objetivo es
desarrollar nuevas herramientas genéticas basadas en intrones del grupo II,
para la identificación de genes y en general para el análisis funcional de
genomas de interés tanto en microorganismos como en plantas.
Proyectos en vigor:
Desarrollo de nuevas herramientas genéticas basadas en intrones del
grupo II para la identificación y el análisis funcional de genes en genomas de
procariotas y plantas. MCyT Plan Nacional de Biotecnologia BIO2002-02579. Entidades participantes: EEZ-CSIC. 2002-2005.
Investigador principal: Nicolás Toro García
Ingeniería de la expresión coordinada de múltiples genes y uso para la producción y purificación de moléculas de valor industrial. MCyT Plan Nacional de Biotecnologia (PROFIT) FIT-010000-2003-110. Entidades participantes: BIOMEDAL SL, EEZ-CSIC Y OTROS. 2003-2004. Investigador principal: Nicolás Toro García
Publicaciones relevantes (1999-2003):
- F. Martínez-Abarca, F. M. García-Rodríguez, E. Muñoz y N. Toro.
1999. Biochemical demonstration of reverse transcriptase activity and splicing
efficiency of bacterial group II intron from Sinorhizobium meliloti. Nucleic Acids Symposium Series
41:117-119.
- F. Martínez-Abarca, F.M. García-Rodríguez y N. Toro. 2000. Homing of a
bacterial group II intron with an intron-encoded-protein lacking the conserved
part of the Zn domain. Molecular Microbiology 35:1405-1412.
- F. Martinez-Abarca y N. Toro. 2000. RecA-independent ectopic transposition in vivo of a
bacterial group II intron. Nucleic
Acids Research 28:4397-4402.
- F. Martinez-Abarca y N. Toro. 2000. Group II intron in
the bacterial world. MicroReview Molecular Microbiology 38: 917-926.
- E. Muñoz, P.J. Villadas y N. Toro. 2001. Ectopic
transposition of a group II intron in natural bacterial populations. Molecular Microbiology 41: 645-652.
- N. Toro, Mª Dolores Molina-Sánchez, M.Fernández-López. 2002. Identification
and characterization of bacterial class E group II introns. Gene 299:245-250.
- E. Muñoz-Adelantado, Joe San Filippo, F. Martínez-Abarca, F. M.
García-Rodríguez, A M. Lambowitz y N. Toro. 2003. Mobility
of the Sinorhizobium meliloti Group II Intron RmInt1 occurs by reverse
splicing but requires and unknown reverse transcriptase priming mechanism.
Journal of Molecular Biology 327:931-943.
- J. I. Jiménez-Zurdo, F. M. García-Rodríguez, A. Barrientos-Durán y N.
Toro. 2003. DNA Target-Site Requirements for Homing in vivo
of a Bacterial Group II Intron Encoding a Protein Lacking the DNA Endonuclease
Domain. Journal of Molecular Biology 326:413-423.
- N. Toro, F. Martinez-Abarca, M. Fernández-López y E.
Muñoz-Adelantado. 2003. Diversity of Group II
Introns in the Genome of Sinorhizobium meliloti Strain 1021: Splicing
and Mobility of RmInt1. Molecular Genetics and Genomics (MGG) 268:628-636.
- N.
Toro. 2003. Bacteria and Archaea Group II Introns; new mobile genetic
elements in the environment. Environmental Microbiology- A Review,
5:143-151.