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Programa de Biología Teórica y Computacional

 
La generación de alteraciones mitóticamente estables en la expresión de los genes debido a marcas epigenéticas es una manera rápida y relativamente duradera de establecer una memoria genómica de los acontecimientos de estrés pasados. La desregulación desencadenada por el medio ambiente de los factores genéticos asociados a las maquinarias epigenéticas también puede dar lugar a una plasticidad fenotípica y a la mitigación del estrés. Por lo tanto, la maquinaria epigenética del huésped puede suponer una presión selectiva importante, pero en gran medida no medida, sobre los patógenos. Los virus de las plantas ofrecen un modelo conveniente para estudiar este tipo de interacciones. En primer lugar, se propone un experimento de evolución a gran escala para comprobar cómo evolucionan e interactúan las poblaciones de virus en plantas con vías epigenéticas comprometidas o mejoradas. Las plantas de Arabidopsis thaliana con mutaciones en genes clave asociados a marcas de cromatina activas o represivas, incluida la metilación del ADN y la modificación de las histonas, se enfrentarán a linajes independientes del virus del mosaico del nabo (TuMV).
La secuenciación masiva en paralelo o de nueva generación (NGS) ha supuesto una revolución en los estudios genéticos, teniendo importantes aplicaciones en investigación y en clínica. Algunas son el estudio del genoma, transcriptoma, microbioma, metiloma, el diagnóstico genético y de medicina personalizada, como farmacogenética y la detección de marcadores tumorales somáticos, estudios de mutaciones tumorales en ADN circulante, determinación de la tasa de mutación para estudios de inmunoterapia para oncología. Una aplicación importante es el estudio de regiones concretas del genoma para muchos de los estudios clínicos o de investigación, principalmente de uno o varios genes (panel de NGS) debido a los elevados costes de estudios de genoma completo.
Cambios con la edad de las interacciones de la microbiota con su hospedador humano y determinación de un núcleo permanente de simbiontes mutualistas.
 

Programa de Biología de Sistemas de Interacciones Moleculares y Regulación

 
Los cambios en las plantas inducidos por el estrés (incluidos los producidos por plagas o patógenos) generalmente se detectan por la aparición de síntomas visuales, generalmente una vez que los efectos adversos en la producción del cultivo se han vuelto irreversibles.
Las situaciones de estrés ambiental (favorecidas en gran parte por el cambio climático) limitan el potencial productivo de múltiples especies agrícolas. Frente a situaciones ambientales adversas la planta pone en marcho múltiples procesos de regulación de la expresión génica con el objetivo de contrarrestar estos efectos. En nutro grupo estudiamos como estas complejas Redes Reguladoras influenciadas por el Ambiente desempeñan un función clave en la modulación de las interacciones planta-ambiente. Este proyecto tiene como objetivo comprender cómo los procesos que ocurren simultáneamente a 3 niveles reguladores diferentes (siRNAnoma, transcriptoma y epigenoma) modulan la respuesta de la planta de melón a estrés. Este conocimiento permitirá el desarrollo de estrategias globales e innovadoras de protección de cultivos.
Los nuevos avances en biología permiten la ingeniería activa de proteínas y células para la aplicación de nuevas estrategias de biología terapéuticas, analíticas y sintéticas. Dado que se calcula un mercado valorado en miles de millones de dólares en 2020, la educación y la investigación formal en estos campos no está aún lo suficientemente establecida en la Europa continental y requiere habilidades interdisciplinares que combinen la biología, la química, la informática y las principales ingenierías. RNAct crea una plataforma extensa y multidisciplinaria para entrenar y guiar a los ESRs en las habilidades informáticas y de experimentación versátil necesarias en este campo intrínsecamente multidisciplinar. RNAct permite al ESRs experimentar en puestos industriales y académicos para desarrollar las habilidades básicas que necesitarán para trabajar y para comunicar su conocimiento. RNAct hace uso de la biología informática, estructural y molecular para diseñar y caracterizar la estructura y la función de las dinámicas proteicas, con oportunidades de validación e innovación en células analíticas, terapéuticas y de biología sintética, que ayudarán a la investigación y a establecer compañías punteras en estas áreas competitivas. Nos centramos especialmente en el Diseño de Reconocimiento ARN (RRMs), que son dominios proteicos altamente dinámicos para la unión de forma versátil del ARN. Los RRMs juegan un papel fundamental en la regulación del ARN celular, con una capacidad de unión de ARN altamente versátil. Podrían tener un papel esencial en la biología sintética.
 

Programa de Biología de Sistemas de Patógenos

 
El medio ambiente es un factor clave en el resultado de las interacciones entre el virus y el huésped, que acaba modificando el resultado de la infección y su gravedad. En efecto, se ha demostrado en diferentes organismos que la microgravedad afecta a su inmunidad.
La emergencia de bacterias multirresistentes es un problema de salud pública mundial que requiere la búsqueda y desarrollo de tratamientos alternativos. Los fagos, virus de bacterias, se postulan como una herramienta de biocontrol efectiva, gracias a sus propiedades intrínsecas como la alta especificidad y la su capacidad evolutiva, así como ser ecológicamente seguros.
El proyecto SUPERFAGO forma parte de una iniciativa para dar a conocer a la ciudadanía el potencial de la terapia con fagos para combatir las infecciones por bacterias resistentes a los antibióticos, conocidas popularmente como “superbacterias”.
La detección de virus patógenos para humanos en aguas residuales es una herramienta muy útil y conocida para la vigilancia epidemiológica.
Los objetivos de esta plataforma serán la identificación de mutaciones asociadas a cambios epidemiológicos/clínicos de SARS-CoV-2 con especial atención al fallo vacunal.
Somos parte de un esfuerzo conjunto centrado en comprender mejor los efectos de las mutaciones en el SARS-CoV-2 en tiempo real. Esta beca busca establecer una plataforma para lidiar con amenazas actuales y futuras.
Somos parte de un esfuerzo conjunto centrado en establecer una plataforma para el cribado de antivirales contra amenazas víricas actuales y futuras. El trabajo combina grupos que se encargan del entero proceso de descubrimiento y desarrollo de fármacos.
La emergencia de bacterias multirresistentes a antibióticos es uno de los principales problemas de salud pública. La Organización Mundial de la Salud ha elaborado una lista de bacterias patógenas multirresistentes, entre las se encuentran patógenos nosocomiales de prioridad crítica que pueden provocar infecciones graves y a menudo letales, como es el caso de Klebsiella pneumoniae.
La generación de alteraciones mitóticamente estables en la expresión de los genes debido a marcas epigenéticas es una manera rápida y relativamente duradera de establecer una memoria genómica de los acontecimientos de estrés pasados. La desregulación desencadenada por el medio ambiente de los factores genéticos asociados a las maquinarias epigenéticas también puede dar lugar a una plasticidad fenotípica y a la mitigación del estrés. Por lo tanto, la maquinaria epigenética del huésped puede suponer una presión selectiva importante, pero en gran medida no medida, sobre los patógenos. Los virus de las plantas ofrecen un modelo conveniente para estudiar este tipo de interacciones. En primer lugar, se propone un experimento de evolución a gran escala para comprobar cómo evolucionan e interactúan las poblaciones de virus en plantas con vías epigenéticas comprometidas o mejoradas. Las plantas de Arabidopsis thaliana con mutaciones en genes clave asociados a marcas de cromatina activas o represivas, incluida la metilación del ADN y la modificación de las histonas, se enfrentarán a linajes independientes del virus del mosaico del nabo (TuMV).
La biología de sistemas nos ha proporcionado ya nueva información respecto a problemas de investigación biológica y clínica. Esta afirmación es particularmente cierta desde que tuvimos a nuestra disposición los enfoques experimentales y computacionales de alto rendimiento. Sin embargo, la aplicación de los enfoques de biología de sistemas no es sencilla, pues implica la combinación de conjuntos de datos grandes y complejos, desafíos analíticos excepcionales y enfoques experimentales específicos. Por este motivo, es poco probable que un grupo único de investigación pueda acceder a la tan amplia gama de experiencia científica que se requiere. Especialmente para los organismos no modelo para los cuales aún faltan muchas herramientas o estas no están estandarizadas todavía.
Mycobacterium tuberculosis es el principal patógeno que provoca la muerte de personas adultas en el mundo debido a la enfermedad de la tuberculosis. M. tuberculosis afecta a un amplio número de mamíferos entre los que se encuentran los humanos, el ganado, las cabras, los ratones, los suricatos, las mangostas, las focas, los chimpancés, el damán roquero y los antílopes. Se sabe que los sistemas inmunológicos juegan un papel esencial en el desarrollo de la tuberculosis pero aún desconocemos cómo las interacciones específicas entre las bacterias y el huésped tienen un impacto en la enfermedad. Por lo tanto, combinaremos experimentos in silico y ex vivo para revelar las interacciones entre el patógeno y el huésped con el objetivo de entender los mecanismos de la virulencia de la tuberculosis. Un conocimiento más detallado de las especificidades del huésped permitirá obtener un conocimiento minucioso de la patogénesis molecular, la evolución de la virulencia del M. tuberculosis y los riesgos de los patógenos que crucen la barrera entre las especies.
La investigación de nuestro grupo se centra en microorganismos de interés en salud humana, con la finalidad de proponer a la administración sanitaria pautas de actuación en relación a determinados patógenos, enfermedades relacionadas con la alteración de las microbiotas y brotes epidémicos.
 

Programa de Biología de Sistemas Evolutiva de Simbiontes

 
Hay mucho interés en utilizar los bacteriófagos para tratar las enfermedades causadas por la bacterias con resistencias a múltiples antibióticos. En el proyecto CDEIGENT/2021/008 investigaremos sus capacidades de modificar la composición bacteriana en el intestino humano afectado por la infección por Clostridioides difficile mediante la genómica de células individuales microbianas.
Cambios con la edad de las interacciones de la microbiota con su hospedador humano y determinación de un núcleo permanente de simbiontes mutualistas.
El proyecto MicroHNSCC tiene como objetivo identificar un patrón específico de microbiota con capacidad pronóstica y evaluar si dicho patrón modula la respuesta a tratamiento quimio-radioterápico de tumores avanzados de cabeza y cuello a través de su interacción con el meta-bolismo tumoral.
Estamos interesados en estudiar la simbiosis mutualista entre bacterias y hospedadores eucariotas, un fenómeno muy extendido en la naturaleza. Este es el caso de la endosimbiosis, que normalmente implica relaciones directas entre una bacteria intracelular y su hospedador; pero también podemos encontrar ectosimbiosis, en cuyo caso las relaciones son entre un gran número de especies de bacterias y diferentes órganos de un mismo hospedador, constituyendo su microbiota.
El proyecto propone el desarrollo de dos tipos de herramientas para estudiar las funciones genéticas de los áfidos. Por otra parte, el proyecto propone una metodología RNAi alternativa que consiste en aportar áfidos con un suministro continuo de dsRNA requerido para desencadenar el RNAi al introducir en él el virus de una planta que infecte la planta de la que el áfido se alimenta de forma natural. Esta técnica, llamada VIGS (Virus Induced Gene Silencing), es una herramienta que ha sido utilizada satisfactoriamente para detener los genes de las plantas. En segundo lugar, pretendemos desarrollar la metodología CRISPR / Cas en áfidos. Además de investigar la utilización de estas técnicas en los áfidos, investigaremos el papel de los genes candidatos que hemos identificado como buenos candidatos para controlar varios polifenismos en áfidos (incluyendo el polifenismo reproductivo).
La investigación de nuestro grupo se centra en microorganismos de interés en salud humana, con la finalidad de proponer a la administración sanitaria pautas de actuación en relación a determinados patógenos, enfermedades relacionadas con la alteración de las microbiotas y brotes epidémicos.
 

Programa de Biología de Sistemas Aplicada y Biología Sintética

 
El reciclaje de productos plásticos multimaterial, es decir, compuestos por diferentes materiales plásticos, es clave para poder cumplir los objetivos de reciclado para 20301 marcados por la Comisión Europea, que establecen que más del 50% de los residuos plásticos generados en Europa deberán reciclarse, lo cual esta muy por encima del 32.5% alcanzado en 2018.
La digestión anaeróbica (DA) de materia orgánica es una tecnología robusta para la síntesis de biogás a partir de diferentes tipos de residuos (barros de depuración procedentes del tratamiento de aguas, purines de animales, residuos biológicos, etc.). El objetivo principal de la DA es la producción de metano, una fuente de energía renovable que se puede utilizar para generar electricidad, calor o como combustible de vehículos.
Este proyecto contribuirá a la identificación del mecanismo molecular de acción de microorganismos probióticos, basado en la identificación de las vías de síntesis de determinantes moleculares de su acción. Se propone un doble enfoque: computacional y experimental. Así, se elaborará una serie de modelos metabólicos a escala genómica (GEM) a partir de las secuencias anotadas de genomas de bifidobacterias.
MIPLACE tiene como objetivo introducir en la economía circular los polímeros plásticos de tereftalato de polietileno (PET) y poliuretano (PU), que constituyen una gran parte de las basuras plásticas que producimos. Se centra en la posibilidad de usar microorganismos o partes de ellos, que utilizan estos plásticos i los transforman en otras moléculas de Bio-PU, que son industrialmente relevantes y más sostenibles. Por otra parte y cumpliendo con el marco de la economía circular, no sólo se trabaja en su fabricación, también en el reciclaje de estos productos Bio-PU para completar la producción de este importante material.
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.
 

Unidad de Innovación (Sinnbiosis)

 

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