Investigación – Cátedra de Química Biológica

Breve descripción: Para que las proteínas puedan llevar a cabo su función biológica es necesario que se encuentren correctamente plegadas y que la estructura resultante sea estable en la escala de tiempo en la que tiene lugar su función. La estabilidad de las proteínas de membrana está determinada por interacciones covalentes y no-covalentes que participan en la organización de la estructura secundaria, terciaria y en la formación de estructuras oligoméricas, así como por las interacciones de la proteína con las moléculas que constituyen su particular ambiente heterogeneo (agua + anfifilos). La hipótesis central de este proyecto es que el análisis de la regulación de la actividad catalítica y la estabilidad de proteínas de membrana homólogas que abarcan el rango natural de variaciones térmicas ambientales (termófilicas, mesófilicas y psicrófilicas) podrá revelar factores claves en el funcionamiento, la adaptación y la estabilización de estas proteínas. Para explorar esta hipótesis se emplearán tres ATPasas transportadoras de cobre(I) que funcionarán como modelo de proteínas de membrana termófilas (CopA de Archaeoglobus fulgidus), mesófilas (CopA de Legionella pneumophilia) y psicrófilas (CopA de Bizionia argentinensis). Los estudios se realizarán empleando un enfoque combinado que incluirá técnicas espectroscópicas, biología molecular y cinética química y enzimática. El estudio experimental se complementará con el modelado matemático y por dinámica molecular de los procesos involucrados.

Responsable: Luis González Flecha – lgf@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: Nuestro grupo de trabajo se dedica al estudio de las propiedades biológicas y del mecanismo de acción antitumoral de diferentes agentes fotoactivables para ser utilizados en terapia fotodinámica. Dentro de los compuestos que estudiamos se encuentran las ftalocianinas de zinc(II) y de silicio(IV), tanto lipofílicas como hidrofílicas. Para las moléculas liposolubles diseñamos diferentes vehículos, como nanopartículas de silicio. A su vez, buscamos incorporar modificaciones en las nanopartículas utilizando señales de direccionamiento, con el fin de mejorar su estabilidad, biodisponibilidad y favorecer la captación por el tejido tumoral luego de una administración parenteral. Realizamos ensayos destinados a evaluar la captación celular de los compuestos, la producción de especies reactivas del oxígeno, la activación de apoptosis, necrosis y autofagia y la participación de vías de señalización intracelular. También, llevamos a cabo ensayos en modelos murinos que nos permiten investigar la acción de loa formulaciones sobre la progresión tumoral y evaluar el rol de la respuesta inmune in vivo.

Responsable: Julieta Marino – jmarino@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: Diversas patologías humanas tienen como origen la pérdida de la proteostasis celular que conlleva alteraciones en la síntesis, degradación y localización de las proteínas. Un caso particular de proteostasis involucra la correcta localización de las proteínas transmembrana en células eucariotas. Este proceso es esencial para el mantenimiento de la identidad y el funcionamiento de las distintas organelas. Estudios recientes muestran que las denominadas P5A-ATPasas previenen la localización en la membrana del retículo endoplásmico (RE) de proteínas incorrectamente localizadas y de aquellas insertas con una topología incorrecta. La función dislocasa (dislocar, sacar de lugar) de péptidos transmembrana de proteínas propuesta para las P5A-ATPasa protege la función del retículo endoplásmico y permite que estas proteínas se relocalicen en las membranas correctas. Nuestro grupo estudia la estructura y función y regulación de las P5A-ATPasas mediante técnicas de DNA recombinante, enzimología y técnicas biofísicas. El objetivo de estos trabajos es determinar el efecto de las proteínas modelo sobre la actividad de hidrolisis de ATP, verificar si el mismo es consistente con la función de sustratos transportados y avanzar el conocimiento de los requerimientos estructurales para el reconocimiento de las proteínas sustrato.

Responsables: Adamo Hugo – hpadamo@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: En nuestro grupo de investigación buscamos tratamientos novedosos de acción múltiple para tratar desórdenes del sistema nervioso central, como las enfermedades neurodegenerativas (enfermedad de Alzheimer y enfermedad de Parkinson) y la epilepsia, así como sus comorbilidades (ansiedad, depresión, insomnio, entre otras). Esta búsqueda comprende extractos de plantas medicinales (especialmente autóctonas), sus principios activos y/o derivados sintéticos, principalmente de flavonoides. Realizamos estudios a distintos niveles: síntesis química, aislamiento de principios activos, estudios químicos y bioquímicos (como estudios de inhibición enzimática, unión a receptores cerebrales, antioxidación, entre otros), en células (con modelos de enfermedades neurodegenerativas y de epilepsia) y finalmente estudiamos los tratamientos más prometedores en modelos animales de laboratorio (ratones). Pretendemos que estos tratamientos sean más específicos, accesibles, con menos efectos adversos y con un potencial terapéutico más amplio que los actuales. Nuestro compromiso es desarrollar una nueva opción terapéutica para mejorar la calidad de vida de los pacientes que padecen estas condiciones.

Responsable: Marder, Nora Mariel – mmarder@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: Las proteínas de la familia hipoxantina fosforribosiltransferasa (HPRT) cumplen un rol fundamental en la ruta de reciclado de purinas para la síntesis de nucleótidos. La deficiencia parcial o total de la enzima causa enfermedades en humanos y también afecta la sobrevida de ciertos patógenos. Debido a su papel clave en el metabolismo celular, las HPRTs son consideradas buenos blancos para el desarrollo de fármacos. El proyecto, centrado en la caracterización de las variantes humana (HsHPRT) y de Trypanosoma cruzi (TcHPRT), entre otras, busca comprender las bases moleculares del funcionamiento de esta familia de enzimas, mediante la evaluación del mecanismo específico por el cual unen sus ligandos, el análisis de la respuesta frente a inhibidores, la comparación de las características estructurales entre diferentes miembros de la familia y su consecuencia sobre la acción de la enzima.

Responsable: Valsecchi, Wanda M. – wvalsecchi@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: Nuestro objetivo es analizar la modulación de las acciones de la insulina por diferentes hormonas peptídicas y/o drogas que mimeticen su acción.
Empleamos principalmente protocolos diseñados para la exploración in vivo.
Modelos animales empleados: Ratones C57/BL6 expuestos a una dieta rica en grasas o una dieta rica en grasas más inyección de estreptozotocina en dosis bajas (obesidad, síndrome metabólico, diabetes tipo 2). Ratas Sprague-Dawley expuestas a una dieta alta en fructosa (síndrome metabólico).

Responsable: Dominici Fernando Pablo – fdominici@ffyb.uba.ar; dominici@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: El objetivo general de nuestro proyecto es la identificación y caracterización de nuevos agentes antitumorales que presenten alta eficacia biológica y selectividad. En estudios previos comprobamos que tanto el flavonoide sintético 2´nitroflavona (2NF) como el derivado de penicilina TAP7f se comportan como agentes antitumorales potentes y selectivos, con actividad tanto in vitro como in vivo en cáncer de mama (2NF) y melanoma (TAP7f). Además, estudiamos el efecto de la combinación de 2NF con inhibidores de la esfingosina quinasa-1 (SPHK1), una enzima relacionada con la progresión y resistencia al tratamiento del cáncer de mama. Nuestros estudios revelaron que la combinación de 2NF con el inhibidor de SPHK1, safingol, genera un efecto antiproliferativo sinérgico en cáncer de mama. Actualmente estamos investigando los mecanismos moleculares involucrados en el sinergismo de ambos compuestos. En el caso del TAP7f, hemos demostrado su efecto antimetastásico y antiangiogénico en melanoma. Basándonos en los resultados obtenidos con el TAP7f, planeamos evaluar la actividad antitumoral de nuevos compuestos sintetizados utilizando al TAP7f como molécula líder. Posteriormente, los derivados que resulten más potentes serán seleccionados para estudiar los mecanismos moleculares involucrados en la acción antitumoral.

Responsable: Blank Viviana Claudia

Breve descripción: La hormona de crecimiento (GH) se indica en casos de retraso de crecimiento, cursen o no con deficiencia de hormona. Como los tratamientos son prolongados y la GH modula la proliferación y diferenciación celular, existe riesgo de que pueda inducir transformación maligna. Analizamos el efecto a largo plazo de la GH sobre la proliferación celular hepática, ya que el hígado es el principal órgano blanco de la hormona. Se administra GH a ratones en edad de crecimiento y adultos, durante cinco semanas, por inyección repetida o mediante liberación sostenida. Como la GH no es un mitógeno potente per se, para evaluar la aparición de eventos tumorales se agrega como coadyuvante un inductor de tumores hepáticos, la dietilnitrosamina. Se evalúan efectos a largo plazo, cuando los animales tienen casi un año de edad; se determinan parámetros somatométricos y bioquímicos y mediadores intracelulares implicados en el crecimiento corporal y la proliferación celular. Por histoquímica se determina el crecimiento celular y la aparición de focos de alteración hepática, por inmunohistoquímica, proliferación celular, por RT-qPCR la expresión génica y por inmunotransferencia el grado de activación de vías de señalización involucradas en crecimiento celular y la abundancia relativa de protooncogenes y reguladores del ciclo celular.

Responsable: Ana Sotelo – aisotelo@ffyb.uba.ar

Breve descripción: El propósito general de nuestro grupo de trabajo se centra en comprender las relaciones entre el funcionamiento de proteínas transportadoras de iones y su dinámica estructural y los cambios que producen variaciones en su entorno. Utilizamos como modelo de estudio a la Cu+-ATPasa que acopla la hidrolisis de ATP al transporte de iones de Cu+ a través de las membranas biológicas jugando un papel crucial en la regulación de la concentración celular de este ion. El objetivo general es establecer una descripción molecular de los mecanismos impulsados y catalizados por la Cu+-ATPasas durante su ciclo de trabajo, así como comprender los determinantes estructurales y de la dinámica proteica que están relacionados con su funcionamiento. Alcanzar este objetivo implica articular conocimientos de estudios funcionales, cinéticos y termodinámicos e información estructural mediante el uso de técnicas de diferente complejidad. Para ello desarrollamos y aplicamos herramientas teóricas y experimentales orientadas al estudio de diversos procesos. En particular realizamos estudios cuantitativos de su actividad ATPasa, transporte de Cu+ e intermediarios de reacción, así como la cinética de la unión de la proteína con el nucleótido empleando un enfoque combinado que incluye información espectroscópica y cinética, así como el modelado matemático de los procesos involucrados.

Responsable: Gonzalez Lebrero, Rodolfo Martin – lolo@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: Desarrollamos en paralelo dos proyectos principales. 1: HORMONA DE CRECIMIENTO: PATOLOGÍAS ASOCIADAS Y MECANISMO MOLECULAR DE ACCIÓN. El exceso de hormona de crecimiento (GH) se asocia a diversas patologías, entre ellas resistencia a la insulina, diabetes mellitus y cáncer. El objetivo general de este proyecto es estudiar los mecanismos moleculares por los cuales el exceso de GH promueve el desarrollo tumoral. En particular, nos centramos en los procesos de tumorogénesis hepática y mamaria. 2: FLAVONOIDES CON ACTIVIDAD ANTITUMORAL SOBRE CÉLULAS DE CÁNCER DE MAMA: ESTUDIO DE SUS EFECTOS MODULADORES SOBRES LA ACTIVIDAD DEL EGFR. Los flavonoides han sido asociados con una menor incidencia de cáncer, por lo que se propusieron como agentes terapéuticos per se o en combinación con quimioterapéuticos tradicionales. El receptor de EGF (EGFR) estaría implicado en el mecanismo de acción antitumoral de ciertos flavonoides. Se demostró que la flavona sintética 2’nitroflavona (2´NF) y la flavona natural apigenina poseen propiedades antiproliferativas en células de cáncer de mama. El objetivo de esta línea de trabajo es evaluar el potencial uso de dichas flavonas en una terapia combinatoria con el gefitinib, un inhibidor de EGFR, para el tratamiento del cáncer de mama.

Responsable: Johanna Gabriela Miquet – jmiquet@qb.ffyb.uba.ar; jmiquet@ffyb.uba.ar

Breve descripción: Nos centramos en la optimización de la síntesis verde de diferentes nanopartículas utilizando residuos vegetales y su aplicación para enfrentar y solucionar diversos problemas ambientales o agronómicos. Para ello, realizamos un abordaje interdisciplinario mediante la integración de las siguientes disciplinas: gestión de residuos urbanos, gestión ambiental, ecología, bioquímica bacteriana y vegetal, y nanotecnología aplicada.

Responsable: Iannone María Florencia – mfiannone@ffyb.uba.ar

Breve descripción: Esta línea de trabajo busca generar un modelo cinético detallado del funcionamiento de la Na+/K+-ATPasa y otras ATPasas de tipo P. La investigación está basada en identificar intermediarios del ciclo de reacción y caracterizar sus propiedades cinéticas en estado estacionario, en equilibrio y en fase transitoria. Estas propiedades serán incluidas en un modelo, del que se evaluará la capacidad para predecir cuantitativamente una actividad global del sistema, como la actividad ATPasa en estado estacionario. Dicha actividad será medida independientemente y de su comparación con la actividad predicha surgirá la confirmación del modelo o bien la información para modificarlo. Conocer el funcionamiento de este mecanismo de transporte es esencial para (i) la comprensión del fenómeno de transformación de energía química en energía osmótica y eléctrica, (ii) interpretar la acción de efectores naturales y (iii) el desarrollo racional de drogas de uso médico.

Responsable: Rossi, Rolando Carlos – rcr@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: La señalización por calcio (Ca2+) citoplasmático es un mecanismo ubicuo y versátil que medía respuestas a estímulos extracelulares en numerosos procesos fisiológicos. Su capacidad para regular diversas funciones celulares hace que la señalización de Ca2+ sea clave para identificar mecanismos asociados a enfermedades. En este sentido, alteraciones en la expresión y distribución de bombas y canales de Ca2+ se han asociado con el desarrollo de diversas patologías, tales como el cancer.
Las bombas de calcio de membrana plasmática (PMCAs) son transportadores altamente regulados responsables de expulsar Ca2+ en células eucariotas. Estas bombas, que pertenecen a la familia de las P-ATPasas, son esenciales para mantener la concentración de Ca2+ intracelular. Mutaciones o alteraciones en la expresión de las PMCAs están vinculadas a varias enfermedades, lo que incrementa el interés en estudiar su función, regulación y estructura, así como establecer el papel de sus isoformas en procesos patológicos específicos.
Nuestra línea de investigación se centra en desarrollar estrategias para estudiar a la PMCA y sus isoformas en sistemas aislados y celulares. Nos enfocamos en tipos celulares con expresión alterada de esta bomba, con el objetivo de determinar su papel en estos sistemas y contribuir al entendimiento de su implicancia en determinadas enfermedades.

Responsable: Dra. Mariela Soledad Ferreira-Gomes – msferreiragomes@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: La hipertensión arterial es uno de los grandes problemas de salud de la sociedad actual. Uno de los blancos terapéuticos en el tratamiento de la hipertensión arterial es el sistema renina-angiotensina (SRA), dada su participación fundamental en el desarrollo de esta patología. El eje clásico o presor del SRA, formado por la enzima convertidora de angiotensina (ECA), la angiotensina (Ang) II y el receptor (R) de tipo 1 (RAT1), induce efectos presores y tróficos, pro-inflamatorios y pro-fibróticos, entre otros. En marcado contraste, el eje protector de este sistema compuesto por la ECA 2, la Ang-(1-7) y el RMas, ejerce efectos vasodilatadores, hipotensivos, antifibróticos y anti-inflamatorios, oponiéndose a los efectos de Ang II. El RMas pertenece a la familia de R acoplados a proteína G (RAPG). La respuesta biológica desencadena por un RAPG está inflenciada por el tráfico intracelular que sufre luego de ser estimulado por su ligando, y también por la interacción con otros receptores. Hemos demostrado que el RMas presenta un tráfico diferencial en neuronas del tallo encefálico de ratas espontáneamente hipertensas comparadas con las de ratas normotensas. Nuestro objetivo general es investigar la regulación de la función biológica del RMas y si ello depende de la interacción con otros receptores. Esclarecer el mecanismo de regulación del RMas y su interacción con otros receptores ayudará al desarrollo de nuevas estrategias en el tratamiento de la hipertensión arterial.

Responsable: Gironacci, Mariela M. – mariela@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: El estudio aborda la regulación purinérgica del volumen celular del epitelio intestinal humano expuesto a toxinas de interés biomédico, centrándose en la regulación del ATP extracelular y la señalización purinérgica. Esta regulación involucra transportadores transmembrana de ATP, ectonucleotidasas (que hidrolizan nucleótidos extracelulares) y receptores purinérgicos (activados por nucleótidos y nucleósidos). Se utilizan líneas celulares humanas, co-cultivos y muestras de mucosa intestinal humana. Las células del epitelio intestinal se exponen a las exotoxinas HlyA (producida por Escherichia coli patogénica) y ShlA (producida por Serratia marcescens). Ambas toxinas causan estrés osmótico y alteran la permeabilidad de la membrana celular, pero se desconoce su efecto en la regulación del ATP extracelular y la señalización purinérgica en el epitelio intestinal.
Los objetivos son evaluar la cinética del ATP extracelular ante estas toxinas, incluyendo la liberación y la hidrólisis por ectonucleotidasas, y examinar las alteraciones en la fisiología celular y tisular debidas a la activación de receptores purinérgicos. Se estudian los efectos del ATP extracelular en la muerte celular, el cambio de volumen celular y la respuesta inflamatoria. El proyecto emplea técnicas morfológicas, metabólicas, bioquímicas y moleculares, junto con modelado matemático y colaboraciones estratégicas.

Responsable: Pablo Schwarzbaum

Breve descripción: La inflamación es un proceso fundamental de la respuesta inmune, mediado por las células de sistema inmune y por de los mediadores que estás producen. Si bien ha sido siempre asociada como un síntoma de enfermedades infecciosas, actualmente se sabe que también está íntimamente relacionada con una amplia gama de enfermedades. Durante las últimas décadas, se han identificado una variedad de nuevas moléculas inflamatorias y vías asociadas. La inflamación latente o de bajo grado desempeña un papel fundamental tanto en condiciones fisiológicas como patológicas. Por ejemplo, la inflamación de bajo grado se asocia con una variedad de trastornos cardio-metabólicos, como el hígado graso no alcohólico, la diabetes y las enfermedades cardiovasculares. Además, la inflamación es una parte natural del envejecimiento, proceso denominado inflammaging, que se ha asociado con el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson. Por lo tanto, sabemos que la inflamación puede ser desencadenada por diversos factores, pero no siempre resolverse de manera apropiada, llevando a una inflamación latente con la potencialidad de desencadenar una diversidad de patologías. Así, la comprensión de los mecanismos que promueven la inflamación y su resolción son de gran interés para poder aplicar terapéuticas apropiadas.

Responsable: Maite Duhalde Vega – maited@qb.ffyb.uba.ar

Breve descripción: Esta línea de trabajo busca generar un modelo cinético detallado del funcionamiento de la Na+/K+-ATPasa y otras ATPasas de tipo P. La investigación está basada en identificar intermediarios del ciclo de reacción y caracterizar sus propiedades cinéticas en estado estacionario, en equilibrio y en fase transitoria. Estas propiedades serán incluidas en un modelo, del que se evaluará la capacidad para predecir cuantitativamente una actividad global del sistema, como la actividad ATPasa en estado estacionario. Dicha actividad será medida independientemente y de su comparación con la actividad predicha surgirá la confirmación del modelo o bien la información para modificarlo. Conocer el funcionamiento de este mecanismo de transporte es esencial para (i) la comprensión del fenómeno de transformación de energía química en energía osmótica y eléctrica, (ii) interpretar la acción de efectores naturales y (iii) el desarrollo racional de drogas de uso médico.

Responsables: Cerf, Nicole Talia/ Faraj, Santiago Enrique/ Ferreira Gomes, Mariela Soledad/ Montes, Mónica Raquel/ Rossi, Juan Pablo FC/ Vigil, Maximiliano – rcr@qb.ffyb.uba.ar