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En sus 85 años de historia, la misión de nuestro instituto ha sido realizar una  investigación de excelencia en fisicoquímica fundamental y aplicada, contribuyendo a la formación de varias generaciones de  científicos del máximo nivel. La visión de nuestro instituto es ser una referencia internacional en investigación multidisciplinar enfocada a resolver los retos actuales de nuestra sociedad en ámbitos de salud, biotecnología, nuevos materiales y medioambiente.

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NPEl acoplamiento orientado de moléculas en general y proteínas en particular a la interfase de nanopartículas supone hoy día un reto en (bio)nanotecnología. En esta investigación llevada a cabo por grupos del Instituto Rocasolano, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid e Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, se ha conseguido preparar y caracterizar nanopartículas magnéticas de maghemita recubiertas de agarosa y demostrado que constituyen una excelente plataforma experimental para el acoplamiento orientado de proteínas recombinantes fusionadas a la lectina de tipo trébol β LSL150. La optimización del protocolo de preparación de tales nanopartículas recubiertas de agarosa, seguida mediante distintas técnicas biofísicas como medidas de dispersion de luz (DLS), espectroscopía infrarroja (FTIR) y análisis termogravimétricos, requirió el desacoplamiento de las etapas de formación de nanopartículas de hierro y recubrimiento con el polímero. La lectina LSL150 interacciona con estas nanopartículas exclusivamente por el reconocimiento de los azúcares de la agarosa formando complejos estables. La marcada polaridad estructural de esta lectina hace de ella un perfecto adaptador molecular por cuanto su unión a la interfase de las nanopartículas hace que proteínas recombinantes fusionadas a ella queden orientadas hacia el solvente, lo cual abre novedosas posibilidades en el diseño (bio)sensores eficaces.

Iván Acebrón, Amalia G. Ruiz-Estrada, Yurena Luengo, María del Puerto Morales, José Manuel Guisán, and José Miguel Mancheño. “Oriented Attachment of Recombinant Proteins to Agarose-Coated Magnetic Nanoparticles by Means of a β‑Trefoil Lectin Domain”. Bioconjugate Chemistry (2016) 27, 2734−2743.
(doi:10.1021/acs.bioconjchem.6b00504)

 

apoptinaLa Apoptina es una proteína pequeña del virus de la anemia de pollo que induce apoptosis (suicido célular programado) en más de 80 tipos de células tumorales, pero no afecta a las células sanas. Por ello, se considera a la Apoptina como un fármaco prometedor y se encuentra en fase de ensayos clínicos. No obstante, su fuerte tendencia a oligomerizar reduce su capacidad de entrar en las células e impide los estudios estructurales. Por ello, hemos preparado y caracterizado una variante monómerica de la Apoptina que conserva, en gran medida, la actividad anti-tumoral de la proteína silvestre. Utilizando la RMN, mostramos que esta variante es desordenada y dinámica en escalas de tiempo de ps-ms. El ensamblaje conformacional no se altera significativamente por fosforilación, adición de Mg++, cambios de pH, o condiciones redox. Estos resultados apoyan un modelo para el mecanismo de acción de la Apoptina en el cual ciertas quinasas específicas de células tumorales fosforilizan la Apoptina, lo que lleva a su acumulación en el núcleo y la activación de la apoptosis de tipo p53-independiente.

Referencias:

1. "Insights into the mechanism of Apoptin's exquisitely selective anti-tumor action from atomic level characterization of its conformation and dynamics." Ruiz-Martínez S, Pantoja-Uceda D, Castro J, Vilanova M, Ribó M, Bruix M, Benito A, Laurents DV. Arch Biochem Biophys. (2017) 614:53-64.
doi:10.1016/j.abb.2016.12.010

2. "A truncated Apoptin protein variant selectively kills cancer cells." Ruiz-Martínez S, Castro J, Vilanova M, Bruix M, Laurents DV, Ribó M, Benito A. Invest New Drugs (2017).
doi:10.1007/s10637-017-0431-6

 

NCS1 Ric8aEl complejo formado por el sensor neuronal de Ca2+ NCS-1 y el factor intercambiador de guanina Ric8a co-regulan de manera antagónica el número de sinapsis y la probabilidad de liberación de neurotransmisor, siendo por tanto potenciales dianas terapéuticas para enfermedades de la sinapsis, tales como el síndrome del “X frágil” (FXS), la forma más común de autismo hereditario. La combinación de estudios cristalográficos y cribados virtuales ha permitido encontrar una pequeña molécula derivada de la fenotiazina capaz de inhibir la interacción entre estas dos proteínas, con una superficie de contacto grande y compleja. La administración del compuesto reduce el aberrantemente elevado número de sinapsis y mejora el aprendizaje en un modelo de mosca del síndrome del cromosoma X frágil. Además, los estudios de relación estructura-función han demostrado el mecanismo de acción de esta molécula. Este trabajo abre la puerta al desarrollo de nuevos fármacos para tratar enfermedades neuronales con alteración de la sinapsis, como en el caso del autismo y el Alzheimer.

Este trabajo ha sido realizado por investigadores de tres centros del CSIC (el Instituto de Química-Física “Rocasolano”, el Instituto Cajal y el Centro de Investigaciones Biológicas) y el Centro de Investigaciones Biomédicas “Alexander Fleming” de Grecia.

Alicia Mansilla, Antonio Chaves-Sanjuan, Nuria E. Campillo, Ourania Semelidou, Loreto Martínez-González, Lourdes Infantes, Juana María González-Rubio, Carmen Gil, Santiago Conde, Efthimio M. C. Skoulaki, Alberto Ferrús, Ana Martínez, María José Sánchez-Barrena. “Interference of the complex between NCS-1 and Ric8a with phenothiazines regulates synaptic function and is an approach for fragile X syndrome”. Proc. Nat. Acad. Sci., PNAS (2017).
doi:10.1073/pnas.1611089114
Nota de prensa de EFE
Nota de prensa del CSIC

 

amprExiste una conexión compleja entre el reciclaje de la pared bacteriana y la manifestación de resistencia a antibióticos β-lactámicos en muchas enterobacterias y Pseudomonas aeruginosa. Este proceso está mediado por productos específicos del reciclaje de la pared (muropétidos) que son internalizados en el citoplasma y reconocidos por el regulador transcripcional AmpR para la expresión de la enzima β-lactamasa clave en la resistencia a antibióticos. Mediante una combinación de diferentes técnicas (cristalografía de rayos X, espectrometría de masas y dinámica molecular) hemos caracterizado el dominio de unión al efector (EBD) de AmpR. Nuestros resultados proporcionan información crucial sobre el reconocimiento de los muropéptidos que desencadenan la resistencia y revisan el dogma establecido hasta el momento. Este trabajo es parte de un esfuerzo colaborativo entre el IQFR y la Universidad de Notre Dame (Indiana, USA).

Dik, D.A.; Domínguez-Gil, T.; Lee, M.; Hesek, D.; Byun, B.; Fishovitz, J.; Boggess, B.; Hellman, L.M.; Fisher, J. F.; Hermoso, J.A.; Mobashery, S. “Muropeptide Binding and the X-Ray Structure of the Effector Domain of the Transcriptional Regulator AmpR of Pseudomonas aeruginosa”. J. Am. Chem. Soc. (2017).
doi:10.1021/jacs.6b12819

 

 

zenonHemos estudiado las propiedades termoquímicas [1] y electrónicas [2] de especies químicas halogenadas, de especial relevancia en diversos procesos atmosféricos (p.ej. en la destrucción catalítica del ozono y calidad del aire).
Encontramos, por una parte, que cálculos ab initio del tipo Gn (Gaussian-n, n=3,4) son una excelente alternativa para determinar valores precisos de calores de formación y energías de enlace carbono-halógeno de una amplia variedad de especies orgánicas incluyendo cloro y bromo [1]. Estos datos serán posteriormente implementados en modelos climáticos para la evaluación del impacto atmosférico de dichos compuestos.

Por otra parte, mostramos que la metodología CASPT2 (“Complete Active Space Self Consistent Field Perturbation Theory”) permite determinar valores fiables de parámetros ópticos de absorción (en el rango UV-Visible) de especies representativas como IBr o HgBr2 que tienen particular connotación en procesos fotoquímicos de la atmósfera [2].

[1] J.Z. Dávalos, R. Notario, C.A. Cuevas, J.M. Oliva, A. Saiz-Lopez: “Thermochemistry of halogen-containing organic compounds with influence on atmospheric chemistry”. Comp. Theor. Chem. 1099 (2017) 36-44. DOI:10.1016/j.comptc.2016.11.009
[2] S.P. Sitkiewicz, J.M. Oliva, J.Z. Dávalos, R. Notario, A. Saiz-Lopez, D.R. Alcoba, O.B. Oña, D. Roca-Sanjuán; “Ab initio quantum-chemical computations of the electronic states in HgBr2 and IBr: Molecules of interest on the Earth's atmosphere”. J. Chem. Phys. 145 (2016) 244304, 1-14. DOI:10.1063/1.4971856

 

ozono tropicalEl ozono de la troposfera,  especialmente el presente en las zonas tropicales  hasta unos 17 km de altura, es un importante gas de efecto invernadero, cuya influencia sobre el calentamiento global en los últimos 300 años es similar a la del metano. Recientemente se ha completado un estudio internacional, con la participación de investigadores del Departamento de Química Atmosférica y Clima del IQFR, que muestra que la concentración de ozono en la troposfera media (8-10 km) sobre el Pacífico Oeste se ha triplicado en relación con la existente en los trópicos. Aunque el aumento se atribuyó anteriormente al transporte de ozono desde la estratosfera, las medidas de satélite y avión, y el análisis de modelos de cambio climático del presente estudio, indican que este aumento de ozono se origina en la combustión de masas forestales de África y el sudeste asiático. Por tanto, la quema de grandes cantidades de biomasa en estas regiones tiene un impacto sobre el clima mucho mayor que el estimado anteriormente.

D. C. Anderson, J. M. Nicely, R. J. Salawitch, T. P. Canty, R. R. Dickerson, T. F. Hanisco, G. M. Wolfe, E. C. Apel, E. Atlas, T. Bannan, S. Bauguitte, N. J. Blake, J. F. Bresch, T. L. Campos, L. J. Carpenter, M. D. Cohen, M. Evans, R. P. Fernandez, B. H. Kahn, D. E. Kinnison, S. R. Hall, N. R. Harris, R. S. Hornbrook, J.-F. Lamarque, M. Le Breton, J. D. Lee, C. Percival, L. Pfister, R. R. Pierce, D. D. Riemer, A. Saiz-Lopez, B. J. Stunder, A. M. Thompson, K. Ullmann, A. Vaughan and A. J. Weinheimer. A pervasive role for biomass burning in tropical high ozone/low water structures. Nature Communications (2015).

DOI:10.1038/ncomms10267.

 

figura-nota-PNASEn la situación actual de cambio climático, la salinidad y la sequía constituyen una amenaza mundial a la productividad de nuestras cosechas. Una parte fundamental de la respuesta de las plantas a las situaciones de estrés ambiental se produce en la membrana celular, dónde se concentra la maquinaria molecular encargada de la turgencia celular y el equilibrio necesario de iones en el interior de la célula. La familia de proteínas CAR (C2-domain ABA-Related) contribuye a estos procesos, facilitando la relocalización de proteínas reguladoras de esta maquinaria molecular, desde el medio intracelular a la membrana plasmática. Nuestro análisis proporciona una explicación de cómo las proteínas CAR alcanzan la membrana y cómo se organizan para disparar los mecanismos de defensa de las plantas frente al estrés.

Maira Diaz, Maria Jose Sanchez-Barrena, Juana Maria Gonzalez-Rubio, Lesia Rodriguez, Daniel Fernandez, Regina Antoni, Cristina Yunta, Borja Belda-Palazon, Miguel Gonzalez-Guzman, Marta Peirats-Llobet, Margarita Menendez, Jasminka Boskovic, Jose A. Marquez, Pedro L. Rodriguez and Armando Albert. "Calcium-dependent oligomerization of CAR proteins at cell membrane modulates ABA signaling", PNAS (2015).
DOI: 10.1073/pnas.1512779113.

 

foto-becariaAngélica Partida, estudiante de doctorado del Departamento de Química-Física Biológica, ha sido distinguida con una de las dos becas de la Fundación Universia para realizar la Tesis Doctoral.

La fundación Universia (www.fundacionuniversia.net) es una entidad privada del grupo Santander que promueve la educación superior y el acceso al empleo cualificado de personas con discapacidad en España. La convocatoria del año 2015 incluía dos becas para la realización de estudios de doctorado, que se asignan en función de los méritos del solicitante y del grupo de investigación receptor. Una de estas becas ha sido concedida Angélica Partida, licenciada en Ciencias Biológicas por la Universidad Complutense de Madrid, que se incorporó al Grupo de Estructura, Dinámica e Interacciones de Proteínas por RMN en septiembre 2014, para realizar sus estudios de doctorado sobre aplicaciones de la RMN a la determinación de la bases estructurales del reconocimiento antígeno/anticuerpo en dos sistemas modelo: péptidos inmunogénicos derivados de la proteína gp41 del virus VIH-1, y la proteína alergénica "Ani s 1" de Anisakis simplex.

 

"Bioquímica de Sistemas de la division bacteriana"

Germán Rivas

Centro de Investigaciones Biológicas de Madrid

Jueves 29 de enero

Sala 300, 12:00

"Control de un proceso de fotodisociación molecular con campos láser intensos"

Rebeca de Nalda

Miércoles 28 de enero

Salón de actos, 12:00

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Investigadores del IQFR, en estrecha colaboración con investigadores del Instituto de Química Inorgánica de la Academia de Ciencias de la República Checa, han demostrado la existencia de un nuevo compuesto inorgánico que emite luz láser y que pertenece a un tipo de materiales nunca antes considerados para tal fin; los hidruros de boro o boranos. Más concretamente, los investigadores han recurrido a disoluciones de anti-B18H22, una molécula inorgánica poliédrica de 18 átomos de boro y 22 de hidrógeno cuya estructura recuerda a la de un balón de fútbol dividido por la mitad y unido por sus bordes.
Con un rendimiento cuántico de fluorescencia del 97%, este compuesto emite luz láser a una longitud de onda de 400 nm, con una eficiencia y fotoestabilidad superior o comparable a la mayoría de colorantes orgánicos comerciales en esta región espectral. Dichas propiedades permitirán, en un futuro, la reducción del número de veces que hay que renovar el medio láser en los dispositivos basados en este tipo de disoluciones, abriéndose nuevas vías para resolver problemas de costes, riesgos laborales por su manejo, e impacto ambiental, ya que los disolventes que se emplean son tóxicos, inflamables, e incluso carcinogénicos.
La relevancia científica de este descubrimiento, que ha sido publicado en la revista Nature Communications, marca un hito en la historia del láser, ya que no son muchas las ocasiones en que se desvela una nueva familia de materiales láser.
L. Cerdán, J. Braborec, I. García-Moreno, A. Costela, M. G. S. Londesborough. A borane laser. Nature Communications (2015), DOI: 10.1038/ncomms6958
 
 

"Química de heteroboranos poliédricos"

Miércoles 5 de febrero, 12:00

Salón de Actos

“How do pneumococci and other bacteria subvert the function of human proteins”
Miércoles 29 de Enero a las 12:00
Sala 300
 
 
“How do pneumococci and other bacteria subvert the function of human proteins”
Miércoles 29 de Enero a las 12:00
Sala 300

Magnetic Properties Across Metal to Insulator Transitions

Sala 300,  Viernes 10 de Enero a las 10:30