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Instituto de Histología y Embriología "Dr. Mario H. Burgos"

Bustos, Diego Martín

Laboratorio de Integración de Señales Celulares

Líneas de investigación

Nuestro interés científico se centra en el estudio de las vías de señalización por modificaciones postraduccionales (fosforilaciones, acetilaciones y otras) en proteínas utilizando métodos de biología molecular, celular y computacional. Nuestro material de estudio son células humanas y de ratón, normales y patológicas, el proceso de diferenciación de células madre mesenquimales adultas y el de reprogramación de celular.

Varias de nuestras líneas de investigación se centran en el regulador maestro de una de las modificaciones postraduccionales más abundantes en la célula, la fosforilación. Dicho regulador está constituido por la familia de proteínas 14-3-3, las cuales unen proteínas fosforiladas en serinas y treoninas específicas, localizadas principalmente en regiones desordenadas. Las proteínas 14-3-3 a su vez son reguladas por otras modificaciones postraduccionales, como la acetilación, lo que constituye una regulación de reguladores y establece un cross-talk entre diferentes modificaciones de proteínas. Esto hace más complejo y específico el “lenguaje” que utiliza la célula en las redes de señalización.

I. Clasificación de los clientes de 14-3-3

Estudio de los > 2000 clientes de 14-3-3, descomposición en dominios y relación con los parálogos de 14-3-3 de mamíferos. Análisis de la red total de la familia 14-3-3 y las sub-redes (correspondientes a los distintos parálogos) de interacción proteína-proteína, caracterización, roles específicos y superpuestos. 


II. Diferenciacion osteogénica sobre materiales nanoestructurados 

Las células madre derivadas de tejido adiposo tienen la capacidad de diferenciarse a células de hueso. Estudiamos su diferenciación sobre materiales nanoestructurados, los cuales mejoran la osteointegración entre el tejido vivo y una prótesis. Este proyecto es realizado en colaboración con el Dr. Aldo Boccaccini (Univ de Erlangen-Nuremberg, Alemania) y el Dr. Gustavo Abraham (INTEMA, CONICET, Mar del Plata), especialistas en nanomateriales. 

III. Drogas biosimilares en la adipogénesis de células madre mesenquimales

Efecto de drogas biosimilares en la adipogénesis de células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo humano. Evaluamos el efecto de drogas biosimilares al GLP- 1 (Exenatida y otros) en adipogénesis en células madre humanas y los niveles de expresión y localización de la familia de proteínas 14-3-3 antes y después de la diferenciación a adipocitos.

IV. Biología Computacional 

La biología computacional se ocupa de modelos matemáticos, desarrollo de algoritmos y métodos estadísticos para el estudio de sistemas biológicos. Mediante distintas técnicas de simulaciones computacionales estudiamos las interacciones proteína-proteína, proteína-ligando y sus efectos en biomembranas. En particular:1) Estudiamos el proceso de formación de complejos proteína-proteína y proteína-ligando mediante simulaciones computacionales. 


2) Describimos el proceso dinámico del reconocimiento macromolecular a nivel atómico y cuantificamos las propiedades biofísicas de los sistemas mediante una combinación de modelos matemáticos y técnicas de simulación computacionales. 

3) Estudiamos la interacción entre proteínas y membranas.

Nuestro objetivo más ambicioso es optimizar y desarrollar técnicas de simulación diseñadas para sistemas biológicos, específicamente para racionalizar interacciones entre proteínas y ligandos. Al desarrollar modelos matemáticos y técnicas in-silico para sistemas complejos de macromoléculas seguimos tres principios básicos:

(i) proveer una detallada descripción atómica del proceso dinámico de interés.

(ii) identificar posibles estados transitorios de modo de intensificar el muestreo del espacio.

(iii) reducir la complejidad computacional al mínimo.

V. Interacciones 14-3-3-prohibitina

Estudios in silico e in vivo. Estamos estudiando la interacción de 14-3-3 con Prohibitin 1 y 2 (PHB1 y 2), una proteína mitocondrial y completamente estructurada, por lo tanto, muy atípica entre los clientes de 14-3-3. Tanto las 14-3-3s como las PHBs son centrales en muchas vías de señalización activadas por factores de crecimiento, la respuesta inmune y hormonas esteroideas que regulan el metabolismo, la biogénesis mitocondrial, la migración celular, la división y la supervivencia. Realizamos estudios de FRET in vivo entre CFP-14- 3-3β y PHB-YFP para demostrar la interacción entre estas dos proteínas y para mostrar la localización subcelular del complejo en células HeLa. Estudiamos la estructura del complejo mediante técnicas computacionales.

VI. Regulación de las proteínas 14-3-3

Estudio de la acetilación de 14-3-3 durante el ciclo celular, la diferenciación y reprogramación. El residuo de lisina 49 (K49) forma parte del sitio de reconocimiento del grupo fosfato en las fosfoproteínas clientes de 14-3-3, y su modificación (por acetilación) da como resultado una proteína 14-3-3 inactiva. Estamos investigando la acetilación de 14-3-3 en dicho residuo, su función biológica, los factores cadena arriba que la desencadenan y los eventos en la fisiología y procesos celulares de relevancia que pudiesen estar afectados por la inactivación de 14-3-3. Así, estudiamos el mecanismo por el cual una modificación postraduccional (acetilación) afectaría en forma global otra modificación (fosforilación).

Interacciones 14-3-3 β-carbolinas

Las β carbolinas son compuestos orgánicos aromáticos que participan de diversos procesos biológicos normales, y también han sido relacionadas con patologías inducidas por radiación, cáncer y Parkinson. Por métodos in silico hemos encontrado que un compuesto perteneciente al grupo de las β carbolinas, el 6,8 diBr-Norharmano, se une al dímero de 14-3-3. En el laboratorio estamos poniendo a prueba la interacción mediante experimentos de microdiálisis.

VII. Regulación de TAZ por 14-3-3

Estudio de la regulación de TAZ por 14-3-3 y su efecto en la diferenciación de células madre. Nos interesa determinar el efecto de los diferentes parálogos de la familia 14-3-3 en la regulación de TAZ, uno de los efectores de la vía Hippo en mamíferos, principal reguladora del crecimiento de tejidos, proliferación celular e inhibidora de tumores. Por el momento el efecto que estamos analizando es sobre la diferenciación a adipocitos y osteoblastos de células madre adultas, obtenidas de tejido adiposo que recibimos por donaciones de cirugías. Proyecciones futuras incluyen extender el estudio a otros componentes río arriba en la vía y a estudiar cómo la familia 14-3-3 afecta a través de la vía Hippo el proceso de reprogramación celular.