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| Composición del grupo | Lineas de Trabajo |
Proyectos | Publicaciones
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COMPOSICIÓN
DEL GRUPO
Dra.
YOLANDA SÁNCHEZ MARTÍN. Profesora
Titular.
PATRICIA GARCÍA RODRÍGUEZ. Becaria predoctoral
(JCyL).
SANDRA MARGARITA CRUZ QUINTANA. Becaria predoctoral (BSCH/USAL).
SOFIA MUÑOZ FELIZ. Becaria de colaboración.
JUDITH ALONSO NIETO. Becaria de colaboración
Cell
Wall and Morphogenesis in Yeast Group 03 - 08
El crecimiento polarizado y la biosíntesis
de la pared celular en Schizosaccharomyces pombe
Las células eucariotas establecen y mantienen
una forma particular en respuesta estímulos tanto intracelulares como
extracelulares. Como mantienen y regulan su forma y tamaño las células
eucariotas son preguntas claves en biología molecular. Schizosaccharomyces
pombe es un microorganismo ideal para la realización de estudios
de polaridad, ya que su forma, tamaño y su ciclo de división celular
son extremadamente reproducibles en el laboratorio, además se pueden
obtener mutantes con morfologías aberrantes sin pérdida de la viabilidad.
En nuestro grupo tratamos de identificar y caracterizar proteínas de
señalización que participen en la construcción del citoesqueleto, la
secreción polarizada y la biosíntesis de la pared celular en la levadura
de fisión Schizosaccharomyces pombe. En particular estudiamos
la señalización por la GTPasa Rho1p, que juega un papel esencial en
la remodelación del citoesqueleto y que se regula como un interruptor
molecular ON/OF, cambiando de un estado activo (unida a GTP) a un estado
inactivo (unida a GDP). Una de nuestras aportaciones ha sido caracterizar
los GEFs de Rho1p que son las proteínas encargadas catalizar el intercambio
de GDP por GTP y demostrar que cada uno de ellos es responsable
de la activación de la GTPasa en un momento determinado del ciclo celular
y/o en un lugar de la célula, especificando sus funciones.
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Regulación
de las GTPasas. Los GEFs son reguladores positivos, catalizan
el intercambio de GDP por GTP in vivo, activando a la GTPasa.
En este estado activo (unido a GTP) las proteínas Rho transducen
la señal interaccionando con sus efectores. Los GAPs son
reguladores negativos que aumentan la actividad GTPasica de las
proteínas Rho.
Rgf1p, Rgf2p y Rgf3p son GEFs de Rho1p en S. pombe
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Usamos
una combinación de métodos de biología molecular y genética para aumentar
o eliminar la expresión de determinadas proteínas de señalización y
estudiar su papel en el control de la polaridad y de la integridad celular.
Las células de los mutantes obtenidos son analizadas mediante microscopia
confocal y de time–lapse para estudiar su morfología y la localización
de determinadas proteínas. Estas aproximaciones se complementan con
técnicas bioquímicas que nos sirven para establecer interacciones proteína-proteína
y cambios en la fosforilación, y nos ayudan a entender como actúan las
proteínas de señalización en las transiciones de crecimiento polarizado
y frente a determinados tipos de estrés. Aproximadamente 1% del
genoma humano codifica proteínas que regulan o son reguladas por miembros
de la familia Rho de GTPasas. El estudio de los reguladores de Rho1p
en S. pombe nos permitirá entender mejor los mecanismos de regulación
de procesos celulares esenciales como la división celular y su conexión
con el mantenimiento de la integridad celular y la morfogénesis.
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Rgf1p (marcada con GFP) se localiza en uno o en
ambos polos en células en interfase y en el septo de
división durante la citokinesis. En un mutante que carece
del gen rgf1+, las células crecen de forma monopolar
mientras que en la cepa silvestre crecen por ambos polos (marcados
con una flecha). La fluorescencia azul se debe al Calcofluor
que se une a los polímeros de la pared celular.
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LINEAS
DE TRABAJO
1.- Estudio del mecanismo de activación
del crecimiento bipolar en Schizosaccharomyces pombe.
Las
células de S. pombe crecen apicalmente, al principio del ciclo
celular (recién divididas), las células activan el crecimiento únicamente
por el polo heredado de la célula madre (polo antiguo). En un punto
del ciclo celular, al inicio de la fase G2, se activa el crecimiento
del polo originado como consecuencia de la división celular anterior
(polo nuevo), en el proceso denominado NETO (New End Take Off), y, como
consecuencia de ello, las células adquieren un patrón de crecimiento
bipolar.
En nuestro laboratorio hemos clonado y caracterizado
tres proteínas con dominio Rho-GEF, Rgf1p, Rgf2p y Rgf3p (Rho
gef), todas son activadoras de Rho1p (componente regulador
de la actividad 1,3-b-glucan sintasa) en S.
pombe. Rgf1p regula a Rho1p durante el la transición de crecimiento
polarizado conocida como NETO y activa el complejo b-GS. Las células rgf1D se lisan por uno de los polos y presentan un defecto
en la reorganización de la actina necesaria para la transición del crecimiento
monopolar a crecimiento bipolar. Recientemente, hemos visto que
Rgf1p es necesario para la fosforilación de la MAPK Pmk1p en respuesta
a estrés osmótico y a estrés producido por daños en la pared, indicando
que podría tener un papel importante en la remodelación de la pared
también en situaciones de estrés. Rgf1p podría coordinar la deposición
de actina con la biosíntesis de la pared celular durante NETO, permitiendo
a las células remodelar su pared sin riesgo de ruptura.
- Estudiar la función de Rgf1p en la regulación
del citoesqueleto de actina durante la transición de crecimiento bipolar
(NETO).
- Definir la relación de Rgf1p con el complejo
denominado “polarisoma”.
2.- Estudio del mecanismo de separación
celular en Schizosaccharomyces pombe.
En S. pombe la citocinesis se
produce mediante la formación de un anillo de actomiosina, seguido
por la deposición de un septo de división que debe ser degradado para
que se liberen las dos células hijas. Cuando el anillo está correctamente
organizado, comienza la contracción orquestada por un grupo de proteínas
reguladoras que forman la ruta de activación de la septación o ruta
SIN (Septation Initiation Network). Nosotros hemos descrito que Rgf3p
es esencial para el mantenimiento de la integridad celular y actúa
activando la síntesis de b–glucano específicamente durante la separación
celular. También sabemos que la localización de Rgf3p en la zona media
depende de los componentes del anillo de actomiosina Cdc15p y Cdc12p
y de la activación de la ruta SIN.
Puesto que no se conocen los efectores de la ruta SIN, nos
preguntamos si Rgf3p, un activador de Rho1p (la subunidad reguladora
de la b(1,3)-GS) esencial en citocinesis, podría ser regulado por
la ruta SIN en el proceso de formación del septo. Tenemos varios datos
genéticos y bioquímicos que apuntan en este sentido. En estos momentos
nuestros trabajos se centran en el estudio de la regulación espacial
y temporal de Rgf3p.
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Estudio
del mecanismo de contracción en la citocinesis y de la regulación
de Rgf3p por la polo kinasa y por la ruta de activación de la septación.
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Estudio
de la relación de Rgf3p con proteínas que participan en la formación
y en la disolución del septo, glucan sintasas y glucanasas respectivamente.
3.-
Caracterización de sensores y nuevas moléculas que participen
en la respuesta a daños en la pared.
Los sensores descritos en
levaduras son proteínas transmembranales que poseen un pequeño dominio
citoplasmatico en el extremo carboxilo terminal, un único dominio transmembranal
y un ectodominio periplasmico rico en serinas y treoninas. Las regiones
extracelulares están altamente O-manosiladas y podrían funcionar como
antenas o detectores del estado de la pared celular, aunque esto no
ha sido demostrado. Nuestro objetivo consistirá en caracterizar sensores
de superficie y otras moléculas implicadas en detectar y transmitir
el estado de la pared celular a Rho1p a través de las proteínas GEF,
Rgf1p, Rgf2p y Rgf3p o por otros mecanismos.
- Estudio del papel de los posibles sensores en la regulación
del crecimiento y en la biosíntesis de la pared celular en S. pombe.
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Estudio de la interacción de los sensores con los reguladores
de Rho1p, Rgf1p, Rgf2p y Rgf3p
PROYECTOS
Los
reguladores de la GTPasa Rho1 y el control de la polaridad, la integridad
y la citocinesis en Schizosaccharomyces pombe.
CICYT, BFU2008-00963/BMC. 2009-2011. Dra.
Y. Sánchez.
Morfogénesis en levaduras: Biogénesis de la pared celular
fúngica, su relación con el crecimiento celular y su utilización
como diana en la busqueda de nuevos agentes antifúngicos.
GR231. 2008-2010. Dr. A. Durán.
Caracterización de reguladores de la biosíntesis
de la pared celular durante la división celular en Schizosaccharomyces
pombe. SA008A/07. 2007-2008. Dra. Y. Sánchez.
Caracterización de nuevos reguladores de GTPasas en
Schizosaccharomyces pombe y su participación en morfogénesis.
BFU-2005-01557. 2006-2008. Dra. Y. Sánchez.
Biogénesis de la pared
celular fúngica: Biosíntesis y remodelación de una estructura morfogenésica
modelo que es, además, una diana para la búsqueda de nuevos agentes
antifúngicos. Proyecto de Investigación para grupos de excelencia de
la Junta de Castilla y León. CSI02C05. 2005-2006. Dr. Angel Durán
Bravo.
Estudio de las subunidades catalíticas a
y
b-glucán sintasas de Schizosaccharomyces
pombe. Dianas útiles para el diseño de nuevos antifúngicos. CICYT,
BIO2001-1663. 2001-2004. Dra. Y. Sánchez.
PUBLICACIONES
GARCIA, P., GARCIA, I., MARCOS, F., RUIZ DE GARIBAY,
G., SANCHEZ, Y. 2009. Fission yeast Rgf2p is a Rho1p guanine nucleotide
exchange factor required for spore wall maturation and for the maintenance
of cell integrity in the absence of Rgf1p. Genetics,
Accepted
GARCIA, P., TAJADURA, V., SANCHEZ, Y. 2009. The Rho1p exchange factor
Rgf1p signals upstream from the Pmk1 mitogen-activated protein kinase
pathway in fission yeast. Mol Biol
Cell. 20: 721-731 Pubmed
GARCÍA, P., TAJADURA, V., GARCÍA, I.,
SÁNCHEZ, Y. 2006. Role of Rho GTPases and Rho-GEFs in the regulation
of cell shape and integrity in fission yeast. Yeast
23: 1031-1043. Pubmed
GARCIA P, TAJADURA V, GARCIA I, SANCHEZ Y. 2006. Rgf1p is a specific
Rho1-GEF that coordinates cell polarization with cell wall biogenesis
in fission yeast. Mol. Biol. Cell
17: 1620-1631. Pubmed
GARCIA, I., TAJADURA, V., MARTIN, V., TAKASHI, T.,
SANCHEZ, Y. 2006.Synthesis of a–glucans in fission yeast spores
is carried out by three alpha-glucan synthase paralogs, Mok12p, Mok13p
and Mok14p. Mol. Microbiol.
59:836-853. Pubmed
GARCIA, I., JIMENEZ, D., MARTIN, V., DURAN,
A. SANCHEZ, Y. 2005. Agn1p, a putative a-(1,3)glucanase, is required
for cell separation in Schizosaccharomyces pombe.
Biol. Cell 97:569-576. Pubmed
CORTES, J. C. G., CARNERO, E., ISHIGURO, J., SANCHEZ,
Y., DURAN, A., RIBAS J. C. 2005. The novel (1,3)Beta-D-glucan synthase catalytic subunit
bgs4p from fission yeast is essential during both cytokinesis and polarized
growth. J. Cell
Sci. 118:157-174. Pubmed
TAJADURA, V., GARCIA, B., GARCIA, I., GARCIA, P., SANCHEZ,
Y. 2004. Schizosaccharomyces
pombe Rgf3p is a specific Rho1-GEF that
regulates cell wall Beta-glucan biosynthesis through the GTPase Rho1p.
J. Cell Sci. 117:
6163-6174. Pubmed
MARTIN, V., GARCIA, B., CARNERO, E., DURAN,
A., SANCHEZ, Y. 2003. Bgs3p,
a putative 1,3-ß-glucan synthase subunit, is required for cell wall
assembly in Schizosaccharomyces pombe.
Eukaryot.
Cell 2: 159-169.
OPORTUNIDADES
Si estás interesado en nuestro trabajo y te gustaría incorporarte
al grupo como becario predoctoral o postdoctoral, por favor escribe
a la Dra.
YOLANDA SÁNCHEZ (ysm@usal.es)
e incluye una copia actualizada de tu C.V.
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