Metal homeostasis in yeasts and plants - CuFeFIT

Reference of the Group:

GIUV2021-517

 
Description of research activity:
El cobre y el hierro son micronutrientes esenciales para todos los organismos eucariotas porque participan como cofactores redox en un gran abanico de procesos metabólicos, como la generación de energía en orgánulos y la biosíntesis de lípidos. Estudios fisiológicos, bioquímicos y genéticos han puesto de manifiesto el gran número de conexiones existentes entre las homeostasis de cobre y hierro, que han de estudiarse necesariamente de forma simultánea. En nuestro grupo utilizamos de forma combinada la levadura Saccharomyces cerevisiae y el planta modelo Arabidopsis thaliana para explorar los mecanismos conservados de respuesta a niveles no óptimos de cobre y hierro, con el objetivo de desarrollar aplicaciones biotecnológicas en agricultura y salud humana. Una parte importante del control de la respuesta a la falta de metales se produce a nivel post-transcripcional, como corroboran los estudios con proteínas reguladoras de hierro en mamíferos. En este sentido, estudiamos la implicación de las maquinarias de degradación de mRNAs y de traducción en la respuesta de las células de levadura a alteraciones en los niveles de hierro y cobre, con especial interés en la proteína conservada de...El cobre y el hierro son micronutrientes esenciales para todos los organismos eucariotas porque participan como cofactores redox en un gran abanico de procesos metabólicos, como la generación de energía en orgánulos y la biosíntesis de lípidos. Estudios fisiológicos, bioquímicos y genéticos han puesto de manifiesto el gran número de conexiones existentes entre las homeostasis de cobre y hierro, que han de estudiarse necesariamente de forma simultánea. En nuestro grupo utilizamos de forma combinada la levadura Saccharomyces cerevisiae y el planta modelo Arabidopsis thaliana para explorar los mecanismos conservados de respuesta a niveles no óptimos de cobre y hierro, con el objetivo de desarrollar aplicaciones biotecnológicas en agricultura y salud humana. Una parte importante del control de la respuesta a la falta de metales se produce a nivel post-transcripcional, como corroboran los estudios con proteínas reguladoras de hierro en mamíferos. En este sentido, estudiamos la implicación de las maquinarias de degradación de mRNAs y de traducción en la respuesta de las células de levadura a alteraciones en los niveles de hierro y cobre, con especial interés en la proteína conservada de unión a RNA Cth2, que controla el metabolismo celular de hierro. Además, estudiamos el papel que desempeñan los homólogos de Cth2 en Arabidopsis en la respuesta a deficiencias metálicas como cobre, hierro y zinc, así como la contribución de microRNAs regulados por metales a la homeostasis de cobre y hierro. El incremento de las temperaturas que provoca el cambio climático y el auge de la agricultura ecológica están contribuyendo a un aumento de los patógenos de tipo fúngico en plantas, que cuestionan la seguridad y calidad de los alimentos. Exploramos el papel que desempeñan el hierro y el cobre en dos importantes estrategias de control de plagas. En primer lugar, el hierro es esencial para la biosíntesis de ácidos grasos insaturados y ergosterol, que determinan la fluidez de las membranas celulares. La ruta de biosíntesis de ergosterol se utiliza como diana para tratamientos con compuestos antifúngicos. Utilizamos S. cerevisiae para estudiar las conexiones entre los metabolismos de hierro y lípidos, con el objetivo de averiguar cómo el hierro modula la resistencia de los hongos a compuestos antifúngicos. En segundo lugar, la acumulación excesiva y tóxica de cobre en suelos y en la parte comestible de las plantas está afectando a la agricultura en general y a la enología en particular. Los mostos de uva presentan elevados niveles de cobre que alteran la calidad y seguridad de los vinos. Determinaremos la tolerancia y capacidad de extracción de cobre de un número importante de especies y cepas de Saccharomyces de interés enológico, que puedan contribuir a disminuir el efecto perjudicial que el cobre ejerce sobre los vinos. Por último, la anemia por deficiencia de hierro es el trastorno nutricional más extendido en el mundo, con un impacto mayor sobre mujeres y niños. La fortificación de alimentos y la suplementación con hierro son estrategias utilizadas para prevenir y tratar la deficiencia de hierro en humanos y animales. Aprovecharemos la diversidad de secuencias genómicas recientemente caracterizada en especies de Saccharomyces para obtener levaduras enriquecidas en hierro que puedan utilizarse como suplementos de hierro o para la obtención de productos panaderos fortificados.
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Web:
 
Scientific-technical goals:
  • Estudio de la regulación postranscripcional de la homeostasis de cobre y hierro en levaduras y plantas superiores
 
Research lines:
  • Metal homeostasis in higher plants. El cobre y el hierro son micronutrientes esenciales para prácticamente todos los organismos vivos pero son tóxicos cuando están en exceso. Nuestro objetivo es descifrar cómo las plantas superiores transportan, distribuyen y utilizan estos metales y cómo regulan la homeostasis metálica.
  • Yeast metal homeostasis. Nuestro principal objetivo de investigación es descifrar cómo las células eucariotas regulan la expresión génica para transportar, distribuir y utilizar correctamente el hierro en respuesta a la frecuentemente baja disponibilidad de este micronutriente esencial. Utilizamos la levadura Saccharomyces.
 
Group members:
Name Nature of participation Entity Description
Dolores Peñarrubia BlascoDirector-a UVEG-Valencia Catedràtic-a d'Universitat
Equip d'investigació
M Teresa Martinez PastorMembre UVEG-Valencia Professor-a Contractat-da Doctor-a
Ana Perea GarciaMembre UVEG-Valencia Professor-a Ajudant-a Doctor-a
Sergi Puig TodolíCol·laborador-a CSIC-IATA Científic-a Titular
M Amparo Sanz GrauCol·laborador-a UVEG-Valencia Titular d'Universitat