Logo de la Universitat de ValènciaLogo CSIC Logo del portal

Projectes

 

Programa de Biologia Teòrica i Computacional

Coordinat per l'Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio) i la Universidad San Francisco de Quito. El projecte explora la presència de microorganismes amb potencial generador d'electricitat de les comunitats microbianes presents en els sediments de llacunes salades i salobres de l'illa Sant Cristóbal de l'arxipèlag de les Galápagos. Galápagos explora la producció d'electricitat de mostres ambientals, caracteritza el contingut metagenòmic de les comunitats microbianes i la correlació de la presència d'espècies electrogeneradores amb paràmetres ambientals com el pH, salinitat, temperatura i oxigen dissolt.
Coordinat per l'Institut de Biologia Integrativa de Sistemes I2SysBio) i la ICTS Laboratorio Subterráneo de Canfranc. El projecte estudia el contingut i la variabilitat espacial de les comunitats microbianes presents en mostres de roques calcàries del Pirineu a centenars de metres de profunditat gràcies a l'accés pel túnel de Somport, situat al Pirineu Central i que uneix les valls de l'Aragó (Espanya) i d'Asp (França). Gollum explora un ambient extrem poc conegut, caracteritzat per pocs nutrients, diversos substrats fisicoquímics, baixos nivells de qualsevol tipus de radiació i xicotetes fluctuacions tèrmiques. La presència d'ADN natiu i la identificació d'un alt contingut d'arqueges i la seua correlació amb metalls presents són alguns dels resultats més rellevants del projecte i obrin la possibilitat de múltiples qüestions, començant per resoldre si el material genòmic identificat correspon a ADN relíquia o per contra a microorganismes vius aïllats de l'exterior des de desenes de milions d'anys.
 

Programa de Biologia de Sistemes d’Interaccions Moleculars i Regulació

Els metabòlits secundaris influeixen en les característiques qualitatives del menjar com el color, el sabor i l'aroma, i representen les bases del desenvolupament de fàrmacs novells. Pretenem desxifrar les xarxes genètiques reguladores dels metabòlits secundaris que es basen en l'ús d'aproximacions multiòmiques per a determinar com els factors de transcripció controlen aqueixes rutes.
El material genètic pot programar-se per a crear sistemes que detecten, processen (d'acord amb càlculs lògics) i responguen (en forma d'expressió genètica) a diferents senyals moleculars. La biologia sintètica pretén aproximar-se a aquest concepte seguint els principals sistemes d'enginyeria, és a dir, a través de la combinació dels models matemàtics per a capturar les dinàmiques d'expressió genètica, els experiments per a monitorar quantitativament les característiques del sistema per a valorar el procés de disseny i l'estandardització genètica de la componibilitat modular. Per descomptat, el disseny dels circuits de disseny depén dels models incomplets o simples establits per desenvolupaments moleculars i de sistemes biològics previs. Una vegada dissenyat i caracteritzat per a la seua funció principal, el circuit sintètic encara presenta diversos interrogants, sovint passats per alt. Per exemple, els models que s'utilitzen per a guiar el disseny són prou predictius? El seu comportament és consistent a nivell poblacional o de cèl·lules individuals? Quina és l'estabilitat evolutiva d'un constructe sintètic en un organisme viu? Creiem que la solució adequada d'aquestes qüestions conduirà a una nova síntesi en la nostra forma d'entendre el seu funcionament.
Els nous avanços en biologia permeten l'enginyeria activa de proteïnes i cèl·lules per a l'aplicació de noves estratègies de biologia terapèutiques, analítiques i sintètiques. Atès que es calcula un mercat valorat en milers de milions de dòlars en 2020, l'educació i la recerca formal en aquests camps no està encara prou establerta a l'Europa continental i requereix habilitats interdisciplinàries que combinin la biologia, la química, la informàtica i les principals enginyeries. RNAct crea una plataforma extensa i multidisciplinària per a entrenar i guiar als ESRs en les habilitats informàtiques i d'experimentació versàtil necessàries en aquest camp intrínsecament multidisciplinari. RNAct permet al ESRs experimentar en llocs industrials i acadèmics per a desenvolupar les habilitats bàsiques que necessitaran per a treballar i per a comunicar el seu coneixement. RNAct fa ús de la biologia informàtica, estructural i molecular per a dissenyar i caracteritzar l'estructura i la funció de les dinàmiques proteiques, amb oportunitats de validació i innovació en cèl·lules analítiques, terapèutiques i de biologia sintètica, que ajudaran la recerca i a establir companyies capdavanteres en aquestes àrees competitives. Ens centrem especialment en el Disseny de Reconeixement ARN (RRMs), que són dominis proteics altament dinàmics per a la unió de forma versàtil del ARN. Els RRMs juguen un paper fonamental en la regulació de l'ARN cel·lular, amb una capacitat d'unió d'ARN altament versàtil. Podrien tenir un paper essencial en la biologia sintètica.
Els esdeveniments duplicats, des d'un gen fins a tot el genoma, generen una gran quantitat de material genètic i funcions innovadores en potència. L'omnipresència de la duplicació del gen en tots els nivells de la vida, incloent als organismes unicel·lulars i multicel·lulars, reforça la universalitat d'aquest fenomen. Per descomptat, la modularitat dels sistemes vius, des del nivell molecular-bioquímic al morfològic ha sigut guiada per esdeveniments de duplicació del gen o del genoma. No obstant això, encara que els investigadors coincideixen en l'existència d'una connexió entre la duplicació del gen i la innovació, els mecanismes subjacents encara no estan ben definits. En concret, els factors que determinen la destinació funcional de les còpies genètiques després de la seua duplicació continua sent debatible. El valor adaptatiu de majors dosis genètiques, el manteniment i el balanç estequiomètric, així com la robustesa de la mutació s'han presentat prèviament com els principals actors dels gens duplicats en el genoma.
Com a conseqüència de l'exposició als inductors d'estrés, les plantes reaccionen amb una resposta reguladora complexa que les adapta a condicions adverses. En general, aquestes condicions ambientals són els majors factors que limiten el desenvolupament i la productivitat de les espècies agrícoles. D'aquesta manera, la base molecular dels mecanismes que regulen la resposta a l'estrés s'ha estudiat àmpliament. Les condicions ambientals previsibles alterades arran del canvi climàtic suposen un gran repte per a la producció agrícola extensiva en un futur pròxim. En estar condicionades per aquest fenomen, s'han hagut d'aplicar estratègies innovadores que intenten entendre els mecanismes que es posen en marxa quan les plantes s'exposen a múltiples tipus d'estrés. No obstant això, comunament aquestes perspectives no se centren en els canvis produïts en el nivell de ARNs no codificats, encara que cada vegada més evidències li donen un paper primordial en els processos biològics de les plantes. Recentment hem identificat i caracteritzat xicotets ncRNAs (sncRNAs) que mostren diferents expressions associades a diverses condicions d'estrés. Arran d'aquestes evidències, hem inferit computacionalment una xarxa sncRNAs que va predir la regulació de la resposta de l'estrés en els melons. D'acord amb el nostre model funcional, aquesta xarxa reguladora està constituïda per sncRNAs específics (receptors d'estrés) que a través de sncRNAs intermedis difonen el senyal d'estrés induït al nucli sncRNAs que és responsable de regular la resposta a l'estrés. Arran d'això, determinem com a objectiu general de la nostra proposta el determinar i validar funcionalment les vies reguladores mitjançant sncRNAs vinculats a la resposta de l'estrés en les cucurbitàcies. Esperem utilitzar aquest coneixement per a millorar el desenvolupament d'eines biotecnològiques que augmenten la tolerància dels cultius a l'estrés múltiple.
 

Programa de Biologia de Sistemes de Patògens

Mycobacterium tuberculosi és el principal patogen que provoca la mort de persones adultes en el món degut a la malaltia de la tuberculosi. M. tuberculosi afecta a un ampli nombre de mamífers entre els quals es troben els humans, el bestiar, les cabres, els ratolins, els suricatas, les mangostes, les foques, els ximpanzés, el damà roquer i els antílops. Se sap que els sistemes immunològics juguen un paper essencial en el desenvolupament de la tuberculosi però encara desconeixem com les interaccions específiques entre els bacteris i l'hoste tenen un impacte en la malaltia. Per tant, combinarem experiments in silico i exviu per a revelar les interaccions entre el patogen i l'hoste amb l'objectiu d'entendre els mecanismes de la virulència de la tuberculosi. Un coneixement més detallat de les especificitats de l'hoste permetrà obtindre un coneixement minuciós de la patogénesis molecular, l'evolució de la virulència del M. tuberculosi i els riscos dels patògens que creuen la barrera entre les espècies.
Les defenses genòmiques contra els virus en les plantes són en realitat part d'un sistema interconnectat major i ben conservat que s'usa per a una gran quantitat de mecanismes en organismes eucariotes, i que inclou la regulació de l'expressió genètica pels endògens siRNA i altres tipus de ARN xicotets (sRNAs), la defensa contra els atacants genòmicos com les transposones i la creació de la heterocromatina.
Una conseqüència fonamental de la teoria darwiniana de l'evolució per selecció natural és l'explicació de l'adaptació com a resultat d'un procés natural. No obstant això, els mecanismes genètics subjacents no estan encara resolts i constitueixen un tema fonamental en Biologia Evolutiva. Les tècniques de Seqüenciació de Nova Generació (NGS) permeten abordar qüestions evolutives a una escala abans impensable. No obstant això, la ràpida evolució d'aquestes tecnologies dificulta molt la seua aplicació, sobretot en els seus aspectes analítics i bioinformàtics, ja que s'han de resoldre molts problemes i imprevistos de gestió, emmagatzematge, transmissió, anàlisi o interpretació, la qual cosa representa un desafiament molt important en aquest camp.
Utilitzem l'evolució dirigida per a crear virus modificats que infecten de forma selectiva i destrueixen tumors (virus oncolítics). Tradicionalment, les cèl·lules cancerígenes mostren defectes innats d'immunitat, la qual cosa les fa altament susceptibles a infeccions virals. Gràcies a l'adaptació dels virus als tumors en un laboratori, és possible millorar l'habilitat d'aquest virus, en particular per a matar a les cèl·lules cancerígenes i estimular una resposta immune contra el tumor. Això podria obrir noves portes per al tractament del càncer. Actualment estem centrant els nostres esforços a estudiar els virus de la estomatitis vesicular, un virus ARN simple amb un tropisme natural cap a les cèl·lules cancerígenes.
La resistència als antibiòtics representa una de les majors amenaces a la salut pública mundial. El nostre grup d'investigació treballa des de fa anys en l'aplicació dels mètodes i conceptes de l'evolució i genètica de poblacions molecular a l'estudi de microorganismes patògens, en el que es coneix com a epidemiologia molecular. A més de treballar en qüestions d'interés científic, prenem problemes i retornem resultats rellevants a les autoritats sanitàries, aconseguint una interessant aplicació d'una disciplina biològica bàsica. En aquest context, en aquest projecte ens plantegem estudiar una àmplia col·lecció prospectiva d'aïllats d'un bacteri de gran interés per a la salut pública, Klebsiella pneumoniae, per a analitzar els processos evolutius que afecten la seua dinàmica en la població de la Comunitat Valenciana, amb especial interés en ceps resistents a antibiòtics. Per la seua rellevància clínica i per a la salut pública, ens centrarem en ceps productors de beta-lactamases d'espectre estés i/o carbapenemases
El principal propòsit d'aquest projecte és determinar l'efecte de totes les mutacions possibles en un càpsida vírica i entendre com els diferents paràmetres cel·lulars i ambientals poden alterar la viabilitat de les mutacions en càpsides.
Investiguem la capacitat dels virus per a expandir-se com a grups (unitats infeccioses col·lectives) i com això afavoreix l'evolució de les interaccions socials entre els virus. Per a fer-ho, utilitzem tant models vírics (estomatitis vesicular) com a patògens d'humans (enterovirus) i insectes (baculovirus). Infectar als hostes amb grups pot permetre als virus reaccionar millor davant les respostes antivirals i pot afavorir la cooperació entre diferents variants genètiques virals, però també pot afavorir l'evolució de virus tramposos.
Les xaperones moleculars cel·lulars són un grup de proteïnes, ampli i abundant que supervisa els moviments de plec proteínics i ajuda a dur a terme l'homeòstasi proteínica. L'objectiu d'aquest projecte és definir a totes les xaperones i co-xaperones implicades en el procés de rèplica de virus respiratoris sincitials, que són els patògens respiratoris més importants entre els xiquets.
Les resistències a antibiòtics i antivirals representen una de les majors amenaces per a la salut i un assumpte de gran importància econòmica, segons reconeixen organismes internacionals com l'OMS o l'OCDE. Sent el resultat de processos naturals però accelerats per la intervenció humana, són múltiples els factors que influeixen en la seua aparició i expansió. Per tant, les estratègies adoptades i en estudi per a controlar les resistències han de contemplar intervencions a diversos nivells. Des del grup d'investigació “Evolució i Salut” de la Universitat de València plantegem un projecte que integra dos de les nostres principals línies de treball, l'evolució experimental i l'epidemiologia molecular, en un únic objectiu: analitzar com optimitzar les estratègies d'administració de medicaments amb la finalitat de retardar o evitar l'expansió de resistències. Per a això, aplicarem diferents dissenys d'evolució experimental en condicions controlades de laboratori usant dos microorganismes diferents: un bacteri (Pseudomonas aeruginosa) i un virus d'RNA (rinovirus humà). El sistema experimental també contempla dos entorns bàsics, un in vitro (cultius) i un altre in vivo (usant el model murino per a tots dos patògens). El desenvolupament de les resistències serà avaluat funcionalment i s'analitzaran a intervals regulars l'aparició i dinàmica de variants genètics responsables de la resistència. Per a això emprarem tècniques d'ultra-seqüenciació que ens permetran avaluar la variabilitat genètica i la seua distribució al llarg del genoma de cada població, així com els efectes derivats de les mutacions de resistència.
S'assumeix generalment que les variacions genètiques en les espècies hoste per susceptibilitat a la infecció condicionaran necessàriament l'evolució de les poblacions de patògens, ja siga portant-los a la diversificació en soques que rastregen els al·lels defensius d'hoste (ex., diversitat antigenètica), o la canalització del patogen per a infectar únicament als genotips més susceptibles. Associada a aquest procés de diversificació o especialització, la virulència pot incrementar simultàniament. En qualsevol cas, l'aptitud dels patògens ha de ser millorada.
 

Programa de Biologia Evolutiva de Sistemes Simbionts

Estem interessats a estudiar la simbiosi mutualista entre bacteris i hostatgers eucariotes, un fenomen molt estés en la naturalesa. Aquest és el cas de la endosimbiosi, que normalment implica relacions directes entre un bacteri intracel·lular i el seu hostatger; però també podem trobar ectosimbiosi, en aquest cas les relacions són entre un gran nombre d'espècies de bacteris i diferents òrgans d'un mateix hostatger, constituint la seua microbiota.
El projecte proposa el desenvolupament de dos tipus d'eines per a estudiar les funcions genètiques dels afídids. D'altra banda, el projecte proposa una metodologia RNAi alternativa que consisteix a aportar afídids amb un subministrament continu de dsRNA requerit per a desencadenar el RNAi en introduir en ell el virus d'una planta que infecte la planta de la qual el áfido s'alimenta de forma natural. Aquesta tècnica, cridada VIGS (Virus Induced Gene Silencing), és una eina que ha sigut utilitzada satisfactòriament per a detindre els gens de les plantes. En segon lloc, pretenem desenvolupar la metodologia CRISPR / Cas en afídids. A més d'investigar la utilització d'aquestes tècniques en els afídids, investigarem el paper dels gens candidats que hem identificat com a bons candidats per a controlar diversos polifenismes en afídids (incloent el polifenisme reproductiu).
Un enorme creixement de la investigació sobre la microbiota intestinal, sovint utilitzant models de rosegadors, ha demostrat àmpliament l'enorme importància dels microorganismes prèviament abandonats per a la nostra salut. No obstant això, la complexitat del sistema planteja un desafiament formidable.
El projecte STOP té com objetiu expandir i consolidar la base d'evidència multidisciplinària sobre la qual es poden construir polítiques efectives i sostenibles per a previndre i controlar l'obesitat infantil. STOP també té com a objectiu crear les condicions perquè l'evidència es traduïsca en política i perquè la política es traduïsca en impactes.
El projecte pretén identificar i caracteritzar els elements clau que regulen la manera de reproducció dels afídids. Ens interessa en particular dilucidar les bases moleculars responsables del canvi de la partenogènesi a la reproducció sexual i analitzar quin paper (si n'hi ha) juguen en aquest procedisc els gens del rellotge circadià.
El projecte té com a objectiu, mitjançant un enfocament multidisciplinari i interinstitucional, fer front a la problemàtica que representen les malalties transmeses per dos complexos ambrosials (X. glabratus – R. lauricola i Euwallacea sp. – F. euwallaceae). Aquestes plagues es componen d'un escarabat escolítino que exerceix com a vector i transmet un o diversos fongs patògens que infecten a la planta hoste causant-li ràpidament el pansiment progressiu i finalment la seua mort.
El programa InGEMICS-CM (Enginyeria Microbiana, Salut i Qualitat de Vida-CM) té com a objectiu col·locar a la Comunitat de Madrid com una referència tecnològica i científica en Microbiologia Quantitativa i Medicina de Precisió usant les tecnologies òmiques i d'imatge més innovadores juntament amb eines noves i poderoses per a l'anàlisi de dades i el modelatge matemàtic i simulació. Aquest innovador desenvolupament tecnològic ens permetrà abordar alguns dels desafiaments actuals en Biomedicina: (1) el problema de controlar la resistència a antibiòtics; (2) la comprensió de la rellevància del Microbioma en la Salut Humana i la Fisiopatologia; (3) la cerca de noves activitats i funcions biològiques per al desenvolupament farmacèutic i biotecnològic i (4) el desenvolupament de medicina de precisió amb impacte clínic, social i econòmic.
L'objectiu principal és aprendre el paper que exerceix la comunicació de la ciència en l'origen de les creences, percepcions i coneixements relatius a les qüestions científiques. Per aconseguir aquest objectiu, durem a terme cinc consultes ciutadanes a Lisboa (Portugal), València (Espanya), Vicenza (Itàlia), Trnava (Eslovàquia) i Lodz (Polònia), amb la participació d'un total de 500 ciutadans sobre quatre temes científics "candents": vacunes, ús de medicines complementàries i alternatives, canvi climàtic, seguretat alimentària. L'objectiu dels investigadors és aprofundir en la comprensió de la ciència per part del públic i identificar els models actuals de comunicació científica.
La síndrome de Lynch (LS) és una afecció hereditària que implica un alt risc de càncer colorectal (CCR), càncer d'endometri i altres tumors. Presenta una herència dominant autosòmica i és causada per mutacions de la línia germinal en gens involucrats en el mecanisme de reparació d'errors que funciona durant la replicació del DNA [mismatch repair gens (MMR)].*LS té una penetrancia incompleta i una expressió variable. S'han descrit diferències significatives en el fenotip clínic dels pacients amb LS depenent del gen MMR que estiga mutat. Hi ha una gran heterogeneïtat en el risc de càncer en portadors de mutacions. Les causes d'aquesta heterogeneïtat són desconegudes, però poden deure's a gens modificadors de la penetrancia, canvis epigenètics i/o factors ambientals. Recentment, s'ha observat evidència d'un efecte beneficiós en ratolins model deficients en MMR i genèticament predisposats a CCR després de reduir si microbiota intestinal mitjançant el tractament amb antibiòtics i/o amb una dieta baixa en carbohidrats. Els derivats del metabolisme de carbohidrats, com el butirat generat per espècies del tall Firmicutes, són en última instància responsables del CCR en ratolins amb mutacions en MSH2. Aparentment, les alteracions específiques en la comunitat microbiana colorectal dels tractaments mencionats anteriorment resulten en una producció insuficient de metabòlits involucrats en les vies que contribueixen a la protecció contra la progressió del CCR. En aquesta proposta avaluarem l'impacte funcional de la microbiota en el desenvolupament de la oncogènesis colorectal en una cohort d'individus sans amb alt risc genètic de CCR.
La simbiosi mutualista és un fenomen molt estés en la naturalesa. Existeixen dos sistemes simbiòtics en insectes: la endosimbiosi, en el qual bacteris mutualistes intracel·lulars juguen un paper nutricional essencial, i la ectosimbiosi, en la qual estan implicades principalment bacteris intestinals i, la funció dels quals encara no es coneix. Les paneroles són especialment interessants perquè els dos sistemes simbiòtics coexisteixen en el mateix individu.
El concepte de microbiota estable implica la idea que, després d'una pertorbació, la comunitat microbiana torna a la seua posició inicial en termes de composició (resiliència) o funció (redundància funcional) quan desapareix el factor pertorbador. Mitjançant l'aplicació d'un Nou mètode desenvolupat en el nostre grup, el programari Complex Cruncher, i mitjançant la determinació de la composició (metagenoma) i la funció (metatranscriptoma i metaboloma) de la microbiota intestinal, podem avaluar la seua estabilitat en un estudi longitudinal. Per a això, van participar voluntaris de la Comunitat Valenciana en aquest estudi, concretament 10 bebés, 10 adults i 10 ancians no relacionats i, d'altra banda, una cohort de 12 xiquets xicotets, 13 adolescents i 35 adults relacionats. Per cadascun dels voluntaris es va recol·lectar entre 8 i 10 mostres fecals i tots els procediments van ser revisats i aprovats per FISABIO.
 

Programa de Biologia de Sistemes Aplicada i Biologia Sintètica

L'objectiu central de SETH és la generació d'una base de coneixement, un conjunt de soques útils i una diversitat de tecnologies genètiques combinades per permetre un nou tipus de processos industrials i ambientals a gran escala mediats per cèl·lules bacterianes però executats sota condicions de (molt) baixa activitat d’aigua. Aquest esforç es basa en l’èxit del projecte precedent HELIOS, però va molt més enllà aprofitant la riquesa d’activitats biològiques que es troben en els bacteris tolerants a la dessecació i la seua reconstrucció per al disseny de biocatalitzadors capaços de treballar sota una varietat de configuracions fisicoquímiques sense precedents.
L'objectiu principal és intercanviar informació i coneixements entre els països afectats per malalties causades per Xylella fastidiosa per reunir totes les dades disponibles sobre el bacteri, els seus vectors, la situació dels cultius afectats en els països iberoamericans i les activitats de prevenció i control que s’estan duent a terme. Amb això es pretén generar coneixement per contribuir al desenvolupament d’un sistema d'alerta i vigilància tecnològica que permeta als governs locals o nacionals prendre les mesures necessàries per seguir, contenir i eradicar la malaltia.
L'objectiu principal és aprendre el paper que exerceix la comunicació de la ciència en l'origen de les creences, percepcions i coneixements relatius a les qüestions científiques. Per aconseguir aquest objectiu, durem a terme cinc consultes ciutadanes a Lisboa (Portugal), València (Espanya), Vicenza (Itàlia), Trnava (Eslovàquia) i Lodz (Polònia), amb la participació d'un total de 500 ciutadans sobre quatre temes científics "candents": vacunes, ús de medicines complementàries i alternatives, canvi climàtic, seguretat alimentària. L'objectiu dels investigadors és aprofundir en la comprensió de la ciència per part del públic i identificar els models actuals de comunicació científica.
Proposem reunir les parts interessades més rellevants de tots els aspectes de la estandardització en biologia a Europa en un escenari de co-creació; posar a prova empíricament les pràctiques culturals de normalització (centrades en el laboratori) i promoure una redefinició conceptual i tècnica consensuada dels estàndards biològics; i, finalment, fomentar una caixa d'eines realista i flexible de parts biològiques estàndard, incloent un conjunt reduït de xassís especialitzats per a aplicacions específiques, així com un marc conceptual renovat per informar els responsables de l'elaboració de les polítiques, als científics ia altres actors socials.
El projecte s'emmarca en la línia d'investigació continuada del grup que pretén aportar bases de coneixement i també estratègies tecnològiques derivades per a la millora de l'eficiència dels llevats vínics en tots els processos industrials en els quals participen: producció de biomassa de llevat sec actiu i fermentació vínica. Els objectius específics d'aquest projecte estan orientats a l'estudi de la integració de les diferents rutes de senyalització per nutrients i dels mecanismes d'adaptació a estrés oxidatiu en condicions industrials, i a la caracterització de l'adequació i millora tecnològiques de llevats no convencionals d'interés en enologia.
 
 
Aquesta pàgina web utilitza cookies pròpies i de tercers amb fins tècnics , d'anàlisi del trànsit per facilitar la inserció de continguts en xarxes socials a petició de l'usuari . Si continua navegant , considerem que accepta el seu ús . Per a més informació consulte la nostrapolítica cookies