Proyectos de investigación

El control de la supervivencia y muerte celular es esencial para la homeostasis celular, siendo su disfunción causa de numerosas enfermedades. En este proyecto se propone caracterizar la red de interacciones entre proteínas (o biointeractoma), centrada en el citocromo c, que regula la muerte celular programada (o apoptosis). La activación de Apaf-1 (del inglés, apoptotic protease activating factor 1) en el citoplasma era hasta hace poco la única función conocida del citocromo c liberado de la mitocondria, pero recientes hallazgos de nuestro grupo indican que la hemoproteína es el nodo clave de una red biointeractómica conservada evolutivamente en plantas y humanos (Martínez Fábregas et al., 2013; 2014). Dicho biointeractoma pro-apoptótico se expande por el citoplasma y el núcleo hasta interferir con la regulación del supresor de tumores p53. Pretendemos, por tanto, analizar a nivel estructural y funcional las interacciones del citocromo c con tales proteínas diana que regulan p53, aprovechando las técnicas disponibles en la recién creada Plataforma de Interacciones Biomoleculares del cicCartuja.

En este primer año del proyecto nos hemos centrado en la chaperona de histonas SET/TAF-Iβ, que es una proteína oncogénica bien conocida. Los resultados obtenidos, recién publicados en la revista oficial de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (PNAS), demuestran que el citocromo c viaja desde la mitocondria hasta el núcleo al inducir apoptosis en células HeLa con drogas que específicamente generan roturas en el ADN de doble cadena. Una vez en el núcleo celular, el citocromo c es capaz de bloquear los dominios de unión a histonas de SET/TAF-Iβ e impedir el ensamblaje de nucleosomas, esencial para la reparación del ADN dañado.

Dado que el citocromo c sufre modificaciones post-traduccionales que alteran su estructura y función, el proyecto también pretende determinar cómo la fosforilación de ciertas tirosinas modifica la afinidad del citocromo c por sus nuevas dianas. De este modo se ha diseñado y producido una forma mutante de citocromo c, en el que la tirosina en posición 48 se ha sustituido por el aminoácido no canónico p-carboximetil-L-fenilalanina (pCMF). Asimismo, hemos empezado a construir la red biointeractómica del citocromo c fosforilado, cuyos resultados se irán validando mediante técnicas biofísicas transversales, aproximación innovadora aplicada con éxito por nuestro equipo en estudios previoswww.ibvf.csic.es/en/biointeractomics.

En último término, la ejecución de las tareas propuestas permitirá determinar epítopos comunes en los sitios de unión del citocromo c a sus nuevas dianas apoptóticas y, asimismo, profundizar en las bases moleculares de las enfermedades, sobre todo del tipo neurodegenerativo y cáncer, abriendo así una nueva vía al diseño de nuevos fármacos.