[FPI2019] Biología Celular de Aspergillus

Aspergillus nidulans es un hongo filamentoso inocuo, haploide, fácilmente manipulable genéticamente y especialmente apropiado para estudios de biología celular mediante técnicas de microscopía de fluorescencia in vivo en 3D (X, y, tiempo) y 4D (x, y, z, tiempo). Mi laboratorio, especialista en la fisiología del tráfico intracelular, está especialmente interesado en los interruptores genéticos que controlan la ruta de exocitosis (http://cib.csic.es/project/signal-transduction-and-membrane-trafficking…) por dos razones: (i) por su vertiente biotecnológica, dado que un porcentaje muy importante de las enzimas recombinantes de uso industrial se producen con factorías celulares basadas en hongos filamentosos cercanos filogenéticamente a A. nidulans; (ii) por su su vertiente básica, dado que los hongos son parientes cercanos de los metazoos y las conclusiones de los estudios de tráfico intracelular en estos modelos alternativos a los modelos animales son frecuentemente trasladables a células ‘superiores’, lo que permite avances significativamente más rápidos en la comprensión mecanística a nivel molecular de procesos comunes a todos los eucariotas.

El trabajo sobre el que se desarrollará la tesis doctoral se centra en cómo el ‘cross-talk’ entre las GTPasas RAB11 y SEC4 regula los pasos finales de la exocitosis [1-3]. Las proteínas RABs alternan entre conformaciones activa e inactiva dependiendo de que estén cargadas con GTP o GDP, respectivamente [4]. En su conformación activa (GTP) las RABs reclutan efectores a las membranas de las organelas intracelulares , tales como motores moleculares y proteínas de ‘tethering’. Su activación/desactivación está favorecida por proteínas reguladoras denominadas GEFs (Guanine Nucleotide Exchange factors) y GAPs (GTPase Activating Proteins). Específicamente el proyecto estudiará cómo las GTPasas RAB11, SEC4, RAB6 y RAB1 cooperan en el reclutamiento del exocisto (un multisubunit tethering complex’ ‘clásico’) y de varias proteínas GAPs que orquestan la relación espacio-temporal existente entre estos reguladores; estudiará cómo las dos GEFs de SEC4 funcionan en las distintas rutas de secreción (apical y/o baso-lateral) y cómo se coordina el reclutamiento de los motores moleculares que transportan las vesículas de secreción, myosin-5 y kinesin-1, por las RABs.

Desde el punto de vista tecnológico el proyecto tiene un alto componente de ingeniería genética, junto con bioquímica de las GTPasas, Especialmente proporcionará una formación muy avanzada en microscopía de time-lapse in vivo, en la que le laboratorio es líder.

1. Pinar M, Arst HN, Jr., Pantazopoulou A, Tagua VG, de los Ríos V, et al. (2015) TRAPPII regulates exocytic Golgi exit by mediating nucleotide exchange on the Ypt31 orthologue RabE/RAB11. Proc Natl Acad Sci USA 112: 4346-4351.

2. Peñalva MA, Zhang J, Xiang X, Pantazopoulou A (2017) Transport of fungal RAB11 secretory vesicles involves myosin-5, dynein/dynactin/p25 and kinesin-1 and is independent of kinesin-3. Mol Biol Cell 28: 947-961.

3. Hernández-González M, Bravo-Plaza I, Pinar M, de los Ríos V, Arst HN, Jr., et al. (2018) Endocytic recycling via the TGN underlies the polarized hyphal mode of life. PLoS Genetics 14: e1007291.

4. Behnia R, Munro S (2005) Organelle identity and the signposts for membrane traffic. Nature 438: 597-604.