Temas

El laboratorio estudia los mecanísmos bioquímicos fundamentales que operan en tres virus de alta relevancia médica.   El virus del papiloma humano (HPV/VPH), modelo de virus a ADN implicado en cáncer, el virus respiratorio sincicial (RSV/VRS) como modelo de virus a ARN, causante de bronquiolitis y neumonía, y el SARS-CoV2 como modelo de organización y condensación genómica.
En los últimos años hubo una explosión de conocimiento conceptual en el funcionamiento interno de las células.  Lo que se conoció por muchos años como organelas sin membrana, se descubrió que eran gotas líquidas que se forman y disuelven rápidamente, organizan y confinan proteínas y material genético.   Se determinó que este proceso esta gobernado por un principio fundamental en química de polímeros: la separación de fases líquido-líquido.  Este mecanismo sirve para optimizar un sinnúmero de procesos tanto fisiológicos como los que ocurren en el nucléolo, regulación de expresión génica, granulos de stress, sinapsis y procesamiento de ARN, como patológicos entre los que se encuentran diversas enfermedades neurodegenerativas (Alzheimer, esclerosis amiotrópica, Parkinson).  Este fenómeno de separación de multiples gotas según su composición y propiedades fisicoquímicas, atraviesa el universo biológico, extendiendose no solo a las plantas, sino tambien a bacterias y virus.   El funcionamiento de los virus depende en gran medida de la utilización de la maquinaria celular, y estos están sujetos a las mismas reglas bioquímicas.  Por este motivo, deben en algún momento separar espacio-temporalmente sus propias reacciones a favor de su ciclo infectivo, de las propiamente celulares.  Se determinó que estructuras en forma de gotas que se conocian anatómicamente hace mas de un siglo para el virus de la rabia, son de naturaleza líquida y responden a los principio de separación de fases, tambien llamados “condensados biomoleculares”.  Estas estructuras son el foco de replicación viral en las céulas y se las denominó “fabricas virales”.  

Nuestro laboratorio apunta a entender como se combinan las proteinas responsables de la replicación viral para formar estas fábricas virales, como está regulado este proceso, y cuales  son las fuerzas directrices.  Este mecanismo de condensación biomolecular atraviesa todo tipo de familias de virus, desde patógenos importantes relacionados al virus sincicial-VRS como rabia, sarampión, paperas, y parainfluenza hasta el VIH, dengue y coronavirus SARS-CoV2.  Entender los mecanismos que operan en el VRS proveen herramientas para obtener una comprensión bioquímica detallada común al universo viral.  Asimismo a lo largo de los años venimos estudiando aspectos fundamentales de la regulación génica del HPV, incluyendo los mecanismos detrás de la activación de cáncer a través de sus dos oncoproteínas.

Por otra parte, los mecanismos bioquímicos fundamentales están basados en el comportamiento y propiedades de las proteínas por lo que nuestras investigaciones impactan en todo el universo biológico, respondiendo preguntas inherentes a como se ensamblan y combinan las proteínas entre sí y con los ácidos nucléicos.  El hecho de que los virus compartan la bioquímica con las células a las que infectan es precisamente el motivo por el cual es tan difícil el desarrollo de drogas antivirales.  Estos desarroilos se deben basar en los conocimientos de estructura y función finamente diferenciables de los del hospedador para evitar que las drogas no sean toxicas.   Mas allá del desarrollo tradicional de antivirales, el proceso de condensación biomolecular emerge como un nuevo blanco de desarrollo de fármacos en general, que comparte principios químicos y abordajes con cualquier proceso patológico que involucre este fenómeno.  La condensación biomolecular expande el horizonte de aplicaciones dado que se comienzan a diseñar procesos de síntesis de gotas líquidas con propiedades materiales y químicas definidas, con aplicación en industrias afines como biotecnología farmacéutica y agrícola, industrias químicas, y nanotecnología.

Enfoque

Nuesto laboratorio tiene un abordaje multidisciplinario que parte de las proteínas recombinantes y puras, análisis biofísicos e interacciones in vitro.  Utilizamos técnicas como fluorescencia, dicroismo circular, calotrimetría de titulación, DLS, resonancia magnética nuclear (RMN), y espectrometría de masas.   Para el análisis de los condensados in vitro, utilizamo microscopía de interferencia y de fluorescencia avanzada que incluye métodos cuantitativos como FRAP.  Por otro lado trabajamos con un modelo de infeccion del VRS en líneas celulares y sistemas de transfección con diversos componentes virales combinados con microscopía de fluorescencia.  Esto nos permite realizar complementación entre los estudios biofísicos y celulares disectando mecanísticos in vitro y validándolos in celulo y en sistema de infección y virus recombinate.
 

Avances

El laboratorio realizó contribuciones fundamentales en ciencia de proteinas, utilizando como modelo proteínas relacionadas a virus de relevancia médica como el VPH y el VRS.  Determinó  la progresion del plegamiento de una proteína naciente in vitro, el plegado de una proteina a partir de fragmentos, el primer mecanismo de plegamiento a alta presión hidrostática, y la existencia de intermediarios no-nativos en plegamiento.  Descirbió el primer paisaje energético de interaccion proteina-ADN.   Obtuvo la primera estructura y mecanismo de reconocimiento de un ADN específico por anticuerpos.  Describió el mecanismo de reconocimiento del supresor tumoral retinoblastoma por la oncoproteina HPV E7, con la que ha realizado numerosos descubrimientos de impacto en desorden intrínsico de proteinas.

En años recientes describimos las interacciones entre los componentes  fundamentales de la replicación del virus VRS, proteínas y ARN y la importancia del desorden intrínseco de proteinas en la función viral.   Determinamos cuales son los componentes que dirigen la condensación de fases detrás de la formacion de fabricas virales, tanto in vitro como en la célula.   Asimismo, se disectó el mecanismo por el cual el regulador maestro de VPH reconoce en genoma del virus para activar sus genes, y como este interactúa con el regulador celular p53 para formar condensados de separación de fases, que impactan en la replicación del virus y de manera destacable, en la participación de estructuras agregadas de p53 relacionadas al desarrollo de diversos tipos de cáncer.