Laboratorio DNS: Bioquímica estructural de proteínas involucradas en enfermedades poco frecuentes

Nos enfocamos en el estudio de las proteínas que conforman el  supercomplejo de síntesis de centros hierro-sulfurados humano mitocondrial: NFS1, ISD11, ACP, ISCU, FXN, FDX2, FdxR. Generamos proteínas tutoras específicas basadas en nanoanticuerpos y afitinas como estrategia para la estabilización de variantes inestable en sus conformaciones activas. Estudiamos desde un punto de vista biofísico a las proteínas tutoras (afitinas, nanoanticuerpos y péptidos)  generadas y a su interacción con las proteínas blanco. Estudiamos los efectos biológicos de la aplicación de proteínas tutoras sobre células de pacientes y evaluamos los cambios en el fenotipo de las células.

Estudiamos la proteína transactivadora de unión a DNA-43 (TDP-43) que posee un rol esencial en la fisiología del RNA y forma agregados citoplasmáticos en pacientes con Escleorosis Lateral Amiotrofica. Utilizamos un enfoque experimental integral, incluyendo técnicas in vitro e in vivo para entender las relaciones entre la estabilidad, los procesos de interacción proteína-proteína, proteína-RNA y la función biológica que posee esta proteína. Asimismo, nos valdremos de herramientas computacionales para ahondar aún más en la comprensión de estos procesos.

En primer lugar, buscamos avanzar en el conocimiento de la relación estructura-función de las proteínas modulares de unión a ARN, mediante el estudio estructural de los distintos dominios de FMRP y FMR2. El estudio estructural detallado de estas dos RNA-BP es fundamental para entender su función biológica a nivel molecular, ya que permitirá identificar las bases moleculares de su reconocimiento específico de los ARN blanco y del procesamiento posterior de estos ARN, por la interacción con otras RNA-BP. Este conocimiento contribuirá finalmente a comprender cómo la deficiencia de estas proteínas conduce a la discapacidad intelectual y a revelar posibles blancos de intervención terapéutica. El segundo objetivo es entender en forma detallada el mecanismo de funcionamiento de los dominios KH, presentes en FMRP y en muchas otras proteínas, y el porqué de su presencia tan frecuente en diversas RNA-BP. Su estudio estructural contribuirá a dar respuesta a interrogantes más generales acerca de cómo las proteínas modifican su estructura en el curso de la evolución.

La anemia de Fanconi es una enfermedad poco frecuente (1:350.000) autosómica recesiva en la mayor parte de los casos. Desde un punto de vista molecular, más de veinte proteínas que forman parte de la vía FA/BRCA mantienen la integridad del genoma, promoviendo su reparación mediante la eliminación de cross-links entre cadenas del DNA. Las variantes patogénicas de estas proteínas resultan en una alteración del sistema de reparación del DNA y como consecuencia directa en alteraciones cromosómicas. En nuestro laboratorio estamos intentando producir FANCF en su  versión Troyana y correctamente plegada para evaluar su administración a células humanas y la reversión del fenotipo.

Este proyecto se basa en la producción y caracterización biofísica de fragmentos troyanos de la proteína Sacsina diseñados para estudiar la estabilidad de la proteína y las características funcionales específicas de esta proteína en el entorno celular. Los fragmentos troyanos podrán penetrar en las células humanas; este hecho nos brinda la oportunidad de estudiar la estabilidad de los fragmentos en un entorno biológico y la función de los módulos proteicos de forma independiente de la traducción de proteínas. Estos experimentos se analizarán en paralelo con el estudio de la transfección celular de vectores de expresión que codifican los mismos fragmentos de Sacsina. El estudio de los fragmentos de troyanos podría ayudar a comprender la función de los módulos estructurales de sacsina de forma independiente del proceso de traducción de proteínas, evitando procesos de degradación cotraduccional de proteínas.

Este proyecto se enfoca en la búsqueda de mecanismos que permitan optimizar el plegado correcto de proteínas en bacterias, tanto en el periplasma como en el citosol mediante la expresión de factores auxiliares (factores de transcripción y chaperonas moleculares).