Unidad
HOMEOSTASIS CELULAR Y ADAPTACIÓN A ESTRÉS
Descripción
INVESTIGACIÓN:
Todas las células vivas tienen que mantener su homeostasis frente a un número infinito de estreses que amenazan su vida. Estos pueden provenir del exterior de la célula (extrínsecos) o generarse dentro de la célula (intrínsecos). Una adaptación insuficiente al estrés provoca finalmente la disfunción de los orgánulos y la muerte celular apoptótica, lo que está relacionado con enfermedades como por ejemplo la neurodegeneración. Nuestro principal interés es descubrir los eventos moleculares que ajustan las funciones celulares a diferentes desafíos químicos y ambientales para sobrevivir y proliferar. Utilizamos principalmente para nuestros estudios un organismo modelo unicelular simple, la levadura Saccharomyces cerevisiae, y aplicamos enfoques genéticos, genómicos, bioquímicos, de microscopía confocal y de “single cell” para obtener nuevos conocimientos sobre los principios de la adaptación al estrés. Actualmente enfocamos nuestros estudios en los siguientes temas de investigación específicos:
Homeostasis de mitocondrias y otros orgánulos en apoptosis
Las mitocondrias son orgánulos altamente dinámicos de las células eucariotas y juegan un papel crucial en la inducción o supresión de la muerte celular programada. Estudiamos los mecanismos que controlan el equilibrio entre la muerte pro-apoptótica y la supervivencia anti-apoptótica en el modelo de levadura. Los reguladores centrales aquí son especies lipídicas bioactivas derivadas del metabolismo de los esfingolípidos. Actúan como fuertes inductores apoptóticos en la interfase retículo endoplásmico/mitocondrias. Utilizamos transcriptómica, genómica funcional, microscopía de fluorescencia y enfoques bioquímicos para dilucidar los mecanismos reguladores pro- y anti-apoptóticos conservados evolutivamente. En concreto, estamos investigando cómo actúan los lípidos pro-apoptóticos a través de la importación de proteínas mitocondriales, la agregación de proteínas en general, las vías autofágicas y otras funciones celulares.
Control dinámico de la expresión génica en tiempo real
Nuestro laboratorio ha desarrollado sistemas reporteros de expresión génica no invasivos basados en luciferasas desestabilizadas, que permiten la cuantificación en tiempo real de la regulación génica en la célula viva de levadura. Nosotros aplicamos esta tecnología para comprender el rango dinámico completo de la adaptación celular y cómo cambia según los antecedentes genéticos, fisiológicos y ambientales de la célula. Estamos especialmente interesados en las respuestas transcripcionales a sustancias químicas, incluidos los fármacos antifúngicos.
Expresión génica alterada durante el envejecimiento y la evolución
La eficiencia de activación de la expresión génica ante el estrés no es constante a lo largo de la vida de las células. El declive de responder con precisión a los insultos ambientales podría ser, de hecho, una característica importante del envejecimiento de las células. Estamos investigando este fenómeno en el modelo de levadura mediante la combinación de separación celular a edades determinadas y la cuantificación por citometría de flujo de la respuesta al estrés a través de indicadores fluorescentes. También estamos interesados en cómo cambian las respuestas transcripcionales a estrés durante la evolución para adaptarse a nichos ambientales específicos. Para ello, utilizamos diferentes aislados naturales de S. cerevisiae y especies de levaduras relacionadas evolutivamente. Capturamos diferentes comportamientos de estrés con reporteros cuantitativos de células vivas para identificar genéticamente cómo se crean comportamientos de estrés específicos y divergentes durante la evolución.
Personal
Markus Proft
