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Proyectos

 

Programa de Biología Teórica y Computacional

Coordinado por el Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio) y la Universidad San Francisco de Quito. El proyecto explora la presencia de microorganismos con potencial generador de electricidad de las comunidades microbianas presentes en los sedimentos de lagunas saladas y salobres de la isla San Cristóbal del archipiélago de las Galápagos. Galápagos explora la producción de electricidad de muestras ambientales, caracteriza el contenido metagenómico de las comunidades microbianas y la correlación de la presencia de especies electrogeneradoras con parámetros ambientales como el pH, salinidad, temperatura y oxígeno disuelto.
Coordinado por el Instituto de Biología Integrativa de Sistemas I2SysBio) y la ICTS Laboratorio Subterráneo de Canfranc. El proyecto estudia el contenido y la variabilidad espacial de las comunidades microbianas presentes en muestras de rocas calizas del Pirineo a cientos de metros de profundidad gracias al acceso por el túnel de Somport, situado en el Pirineo Central y que une los valles del Aragón (España) y de Aspe (Francia). Gollum explora un ambiente extremo poco conocido, caracterizado por pocos nutrientes, diversos sustratos fisicoquímicos, bajos niveles de cualquier tipo de radiación y pequeñas fluctuaciones térmicas. La presencia de ADN nativo y la identificación de un alto contenido de arqueas y su correlación con metales presentes son algunos de los resultados más relevantes del proyecto y abren la posibilidad de múltiples cuestiones, comenzando por resolver si el material genómico identificado corresponde a ADN reliquia o por el contrario a microorganismos vivos aislados del exterior desde decenas de millones de años.
 

Programa de Biología de Sistemas de Interacciones Moleculares y Regulación

Como consecuencia de la exposición a los inductores de estrés, las plantas reaccionan con una respuesta regulatoria compleja que las adapta a condiciones adversas. En general, estas condiciones ambientales son los mayores factores que limitan el desarrollo y la productividad de las especies agrícolas. De esta manera, la base molecular de los mecanismos que regulan la respuesta al estrés se ha estudiado ampliamente. Las condiciones ambientales previsibles alteradas a raíz del cambio climático suponen un gran reto para la producción agrícola extensiva en un futuro cercano. Al estar condicionadas por este fenómeno, se han tenido que aplicar estrategias innovadoras que intenten entender los mecanismos que se ponen en marcha cuando las plantas se exponen a múltiples tipos de estrés. Sin embargo, comúnmente estas perspectivas no se centran en los cambios producidos en el nivel de ARNs no codificados, aunque cada vez más evidencias le dan un papel primordial en los procesos biológicos de las plantas. Recientemente hemos identificado y caracterizado pequeños ncRNAs (sncRNAs) que muestran diferentes expresiones asociadas a diversas condiciones de estrés. A raíz de estas evidencias, hemos inferido computacionalmente una red sncRNAs que predijo la regulación de la respuesta del estrés en los melones. De acuerdo con nuestro modelo funcional, esta red regulatoria está constituida por sncRNAs específicos (receptores de estrés) que a través de sncRNAs intermedios difunden la señal de estrés inducido al núcleo sncRNAs que es responsable de regular la respuesta al estrés. A raíz de esto, determinamos como objetivo general de nuestra propuesta el determinar y validar funcionalmente las vías regulatorias mediante sncRNAs vinculados a la respuesta del estrés en los cucurbitáceos. Esperamos utilizar este conocimiento para mejorar el desarrollo de herramientas biotecnológicas que aumenten la tolerancia de los cultivos al estrés múltiple.
 

Programa de Biología de Sistemas de Patógenos

Una consecuencia fundamental de la teoría darwiniana de la evolución por selección natural es la explicación de la adaptación como resultado de un proceso natural. Sin embargo, los mecanismos genéticos subyacentes no están todavía resueltos y constituyen un tema fundamental en Biología Evolutiva. Las técnicas de Secuenciación de Nueva Generación (NGS) permiten abordar cuestiones evolutivas a una escala antes impensable. No obstante, la rápida evolución de estas tecnologías dificulta mucho su aplicación, sobre todo en sus aspectos analíticos y bioinformáticos, ya que se tienen que resolver muchos problemas e imprevistos de gestión, almacenamiento, transmisión, análisis o interpretación, lo que representa un desafío muy importante en este campo.
Genomic defenses against viruses in plants are actually part of a broader and conserved interconnected system used for a plethora of mechanisms in eukaryotes, including the regulation of gene expression by endogenous siRNAs and other types of small RNAs (sRNAs), defense against genomic invaders like transposons and establishment of the heterochromatin.
La tuberculosis sigue siendo la primera causa de muerte adulta por un único agente infeccioso en todo el mundo, a pesar de un siglo de investigación que ha dado lugar a valiosas herramientas para reducir la mortalidad por tuberculosis. Por lo tanto, se necesitan enfoques innovadores para paliar la dramática carga que supone para la humanidad el daño causado por la tuberculosis. Nuestro conocimiento de la interacción entre la virulencia bacteriana y la inmunidad humana sigue siendo insuficiente en el contexto de la tuberculosis. Por lo tanto, propongo que se estudien las asociaciones de acogida de patógenos como medio para descifrar los mecanismos, aún desconocidos, que subyacen a la tuberculosis en África.
We use directed evolution for creating modified viruses that selectively infect and destroy tumors (oncolytic viruses). Cancer cells typically show innate immunity defects, which makes them highly susceptible to viral infections. By adapting a virus to tumors in the laboratory, it is possible to enhance the ability of this particular virus to kill cancer cells and to stimulate an immune response against the tumor. This may open new avenues for cancer therapy. We are currently focusing our efforts on vesicular stomatitis virus, a simple RNA virus with a natural tropism towards cancer cells.
La resistencia a los antibióticos representa una de las mayores amenazas a la salud pública mundial. Nuestro grupo de investigación trabaja desde hace años en la aplicación de los métodos y conceptos de la evolución y genética de poblaciones molecular al estudio de microorganismos patógenos, en lo que se conoce como epidemiología molecular. Además de trabajar en cuestiones de interés científico, tomamos problemas y devolvemos resultados relevantes a las autoridades sanitarias, logrando una interesante aplicación de una disciplina biológica básica. En este contexto, en este proyecto nos planteamos estudiar una amplia colección prospectiva de aislados de una bacteria de gran interés para la salud pública, Klebsiella pneumoniae, para analizar los procesos evolutivos que afectan a su dinámica en la población de la Comunidad Valenciana, con especial interés en cepas resistentes a antibióticos. Por su relevancia clínica y para la salud pública, nos centraremos en cepas productoras de beta-lactamasas de espectro extendido y/o carbapenemasas.
El principal propósito de este proyecto es determinar el efecto de todas las mutaciones posibles en un cápside vírica y entender cómo los diferentes parámetros celulares y ambientales pueden alterar la viabilidad de las mutaciones en cápsides.
We investigate the ability of viruses to spread as groups (collective infectious units) and how this promotes the evolution of social interactions among viruses. For this, we use model viruses (vesicular stomatitis) as well as human (enteroviruses) and insect (baculoviruses) pathogens. Infecting hosts as groups may allow viruses to better counteract antiviral responses and may promote cooperation among different viral genetic variants, but may also favor the evolution of cheater viruses.
Las chaperonas moleculares celulares son un grupo de proteínas, amplio y abundante que supervisa los movimientos de pliegue proteínicos y ayuda a llevar a cabo la homeostasis proteínica. El objetivo de este proyecto es definir a todas las chaperonas y co-chaperonas implicadas en el proceso de réplica de virus respiratorios sincitiales, que son los patógenos respiratorios más importantes entre los niños.
Las resistencias a antibióticos y antivirales representan una de las mayores amenazas para la salud y un asunto de gran importancia económica, según reconocen organismos internacionales como la OMS o la OCDE. Siendo el resultado de procesos naturales pero acelerados por la intervención humana, son múltiples los factores que influyen en su aparición y expansión. Por tanto, las estrategias adoptadas y en estudio para controlar las resistencias deben contemplar intervenciones a diversos niveles. Desde el grupo de investigación “Evolución y Salud” de la Universitat de València planteamos un proyecto que integra dos de nuestras principales líneas de trabajo, la evolución experimental y la epidemiología molecular, en un único objetivo: analizar cómo optimizar las estrategias de administración de medicamentos con el fin de retardar o evitar la expansión de resistencias. Para ello, aplicaremos diferentes diseños de evolución experimental en condiciones controladas de laboratorio usando dos microorganismos diferentes: una bacteria (Pseudomonas aeruginosa) y un virus de RNA (rinovirus humano). El sistema experimental también contempla dos entornos básicos, uno in vitro (cultivos) y otro in vivo (usando el modelo murino para ambos patógenos). El desarrollo de las resistencias será evaluado funcionalmente y se analizarán a intervalos regulares la aparición y dinámica de variantes genéticos responsables de la resistencia. Para ello emplearemos técnicas de ultra-secuenciación que nos permitirán evaluar la variabilidad genética y su distribución a lo largo del genoma de cada población, así como los efectos derivados de las mutaciones de resistencia.
It is generally assumed that genetic variability in host species for susceptibility to infection will necessarily condition the evolution of pathogens populations, either by driving them to the diversification of the pathogen into strains that track the different host defence alleles (e.g., antigenic diversity), or by canalization of the pathogen to infect only the most susceptible genotypes. Associated to these processes of diversification or specialization, virulence may or may not increase concomitantly. In any case, pathogen's fitness must be optimized.
 

Programa de Biología de Sistemas Evolutiva de Simbiontes

The project proposes the development of two types of tools to study gene functions in aphids. On one side, the project proposes an alternative RNAi methodology which consists in providing aphids with a continuous supply of the dsRNA required to trigger the RNAi by including it in a plant virus that infects the plant the aphid naturally feeds on. This technique, called VIGS (Virus Induced Gene Silencing), is a tool successfully used in the silencing of plant genes. Secondly, we intend to develop the CRISPR / Cas methodology in aphids. In addition to investigating the extension of these techniques to aphids, we will investigate the role of candidate genes that we have identified so far as good candidates to regulate several polyphenisms in aphids (including the reproductive polyphenism).
The project aims at identifying and characterizing the key elements governing the mode of reproduction in aphids. We are particularly interested in elucidating the molecular basis responsible for the switch from parthenogenesis to sexual reproduction and analyzing what role (if any) play in this process the circadian clock genes.
El objetivo principal es aprender el papel que desempeña la comunicación de la ciencia en el origen de las creencias, percepciones y conocimientos relativos a las cuestiones científicas. Para lograr este objetivo, llevaremos a cabo cinco consultas ciudadanas en Lisboa (Portugal), Valencia (España), Vicenza (Italia), Trnava (Eslovaquia) y Lodz (Polonia), con la participación de un total de 500 ciudadanos sobre cuatro temas científicos "candentes": vacunas, uso de medicinas complementarias y alternativas, cambio climático, seguridad alimentaria. El objetivo de los investigadores es profundizar en la comprensión de la ciencia por parte del público e identificar los modelos actuales de comunicación científica.
Mutualistic symbiosis between bacteria and eukaryotic hosts is a widespread phenomenon in nature. Two different symbiotic system exist in insects, endosymbiosis, in which intracellular mutualistic bacteria play an essential nutritional role, and ectosymbiosis, formed mainly by bacteria in the gut, which function is still not well understood. Cockroaches are special because the two symbiotic system coexist in a single individual.
Mutualistic symbiotic bacteria, whether intracellular (endosymbionts) or complex exosymbiont communities stored in organs (such as the gut) of their eukaryotic hosts, may be exploited to affect their hosts by modification or artificial development of new capabilities. Obtaining robust experimental models is of paramount importance to achieve a deeper understanding of these systems prior to manipulating them. In this project, we will work with the endosymbiont Blattabacterium and the exosymbionts found in the digestive system of the cockroach Blattella germanica, as well as some selected species of Lepidoptera.
 

Programa de Biología de Sistemas Aplicada y Biología Sintética

La intención central de SETH es la generación de una base de conocimientos, un conjunto de cepas útiles y una diversidad de tecnologías genéticas combinadas para permitir un nuevo tipo de procesos industriales y ambientales a gran escala mediados por células bacterianas pero ejecutados bajo condiciones de (muy) poca agua. Este esfuerzo se basa en el éxito del proyecto precedente HELIOS, pero va mucho más allá al capitalizar la riqueza de las actividades biológicas encontradas en bacterias tolerantes a la desecación y su reutilización para el diseño de biocatalizadores capaces de funcionar bajo una variedad sin precedentes de entornos físicoquímicos.
El objetivo principal es intercambiar información y conocimientos entre los países afectados por enfermedades causadas por Xylella fastidiosa para reunir todos los datos disponibles sobre la bacteria, sus vectores, la situación de los cultivos afectados en los países iberoamericanos y las actividades de prevención y control que se están llevando a cabo. Con ello se pretende generar conocimiento para contribuir al desarrollo un sistema de alerta y vigilancia tecnológica que permita a los gobiernos locales o nacionales tomar las medidas necesarias para seguir, contener y erradicar la enfermedad.
El objetivo principal es aprender el papel que desempeña la comunicación de la ciencia en el origen de las creencias, percepciones y conocimientos relativos a las cuestiones científicas. Para lograr este objetivo, llevaremos a cabo cinco consultas ciudadanas en Lisboa (Portugal), Valencia (España), Vicenza (Italia), Trnava (Eslovaquia) y Lodz (Polonia), con la participación de un total de 500 ciudadanos sobre cuatro temas científicos "candentes": vacunas, uso de medicinas complementarias y alternativas, cambio climático, seguridad alimentaria. El objetivo de los investigadores es profundizar en la comprensión de la ciencia por parte del público e identificar los modelos actuales de comunicación científica.
Proponemos reunir a las partes interesadas más relevantes de todos los aspectos de la estandarización en biología en Europa en un escenario de co-creación; poner a prueba empíricamente las prácticas culturales de normalización (centradas en el laboratorio) y promover una redefinición conceptual y técnica consensuada de los estándares biológicos; y, por último, fomentar una caja de herramientas realista y flexible de partes biológicas estándar, incluyendo un conjunto reducido de chasis especializados para aplicaciones específicas, así como un marco conceptual renovado para informar a los responsables de la elaboración de las políticas, a los científicos y a otros actores sociales.
El proyecto se enmarca en la línea de investigación continuada del grupo que pretende aportar bases de conocimiento y también estrategias tecnológicas derivadas para la mejora de la eficiencia de las levaduras vínicas en todos los procesos industriales en los que participan: producción de biomasa de levadura seca activa y fermentación vínica. Los objetivos específicos de este proyecto están orientados al estudio de la integración de las diferentes rutas de señalización por nutrientes y de los mecanismos de adaptación a estrés oxidativo en condiciones industriales, y a la caracterización de la adecuación y mejora tecnológicas de levaduras no convencionales de interés en enología.
El objetivo general es aumentar el conocimiento sobre las comunidades bacterianas que viven en superficies artificiales (placas solares) en condiciones extremas, de tal manera que podamos entender los mecanismos moleculares que hacen posible su supervivencia y aplicar estos conocimientos para desarrollar aplicaciones biotecnológicas.
 
 
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