1) Metal·lotioneïnes: relació estructura-funció, evolució i aplicacions biotecnològiques

Les metal·lotioneïnes (MT) són proteïnes petites i molt riques en cisteïnes, la qual cosa els confereix una elevada capacitat de coordinació metàl·lica i de reactivitat envers radicals lliures. Tant a nivell de seqüència aminoacídica com d’estructura 3D, les MT constitueixen una família proteica altament heterogènia, de la qual es desconeix encara el patró filogenètic, així com la seva funció o funcions fisiològiques. L’estudi de la relació estructura-funció en les MT ens proporciona informació sobre les interaccions entre molècules proteiques i metalls, i permet l’assaig de sistemes d’aplicabilitat biotecnològica en dos àmbits fonamentals: medi ambient i biomedicina. La caracterització de les MT es fa a diferents nivells a partir de la síntesi recombinant en sistemes bacterians de seqüències diverses d’MT pertanyents a diferents taxons. Els assajos d’aplicació biotecnològica es concreten en el disseny i l’ús de sistemes d’expressió heteròloga d’MT per a la destoxicació de medis contaminats per metalls pesants i per al disseny de nous agents terapèutics per al tractament de nombroses disfuncions fisiològiques en les quals sembla que les MT hi estan involucrades.

Recerca, a nivell genòmic i proteòmic, sobre la resposta global dels organismes davant diferents situacions d’aport de metalls, tant de carència com d’excès. L’estudi de la “biologia dels metalls” està actualment endinsant-se en el coneixement integratiu de tots els elements (proteïnes) que intervenen en aquesta resposta, les seves interaccions i la seva regulació. En el nostre grup de treball s’ha endegat una línia que estudia la resposta de S.cerevisiae a l’excès de zinc, i la relació d’aquesta resposta amb d’altres vies metabòliques.

Aquesta línia de recerca es duu a terme en col·laboració amb el grup del Departament de Genètica que treballa en l’anàlisi gènica de les diferents bases moleculars d’aquestes patologies. L’objectiu és dur a terme una anàlisi de les repercussions que les diferents mutacions detectades poden significar en l’estructura tridimensional de les diferents proteïnes implicades, i així intentar determinar com afecten la seva funció enzimàtica, raó última que determina els defectes fisiològics associats a les mutacions. Per a algunes d’aquestes proteïnes ja es compta amb una estructura 3D determinada experimentalment, i per a d’altres caldrà fer models a partir d’estructures homòlogues. Així mateix es treballa en la determinació in silico de models d’interacció molecular amb segones molècules, com ara substrat o cofactors. Les malalties amb les quals es treballa són: malaltia de Gaucher (àcid-ß-glucosidasa o glucocerebrosidasa), gangliosidosi GM1, la malaltia de Morquio B (ß-galactosidasa) i la síndrome de Maroteaux-Lamy (aril-sulfatasa). En el camp de l’homocistinúria s’analitza la cistationina-ß-sintasa.

Plantilla
Dra. Sílvia Atrian
Dra. Susana Balcells
Dr. Bru Cormand
Dr. Daniel Grinberg
Dra. Lluïsa Vilageliu


Col·laboradors
Dr. Alfonso Valencia (CNIO, Madrid)