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Investigación

Genética Bacteriana

Líneas de investigación

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Nuestro grupo estudia desde hace más de 30 años los mecanismos de resistencia a antibióticos en Streptococcus pneumoniae (Spn). Nuestros objetivos son conocer las bases moleculares de la acción de antimicrobianos, buscar nuevas dianas de acción y nuevos compuestos. La seconeolitsina (SCN) es uno de estos nuevos compuestos que tiene como diana la topoisomerasa I (Topo I). En cuanto a la búsqueda de nuevas dianas, nuestra investigación se ha centrado en los últimos años en los factores que organizan la topología del cromosoma, permitiendo una compactación (de unas 1.000-veces) óptima para armonizar su replicación, segregación cromosómica y expresión génica. Dicha compactación está mediada tanto por el nivel de superenrollamiento del DNA (Sc) como por la asociación a proteínas de unión al nucleoide (NAPs). El nivel de Sc depende principalmente de las actividades enzimáticas de sus DNA topoisomerasas, alcanzándose un equilibrio homeostático por las actividades opuestas de las topoisomerasas que relajan el DNA (Topo I y Topo IV), y de la girasa, que introduce Sc negativo.

Nuestro grupo ha caracterizado las 3 topoisomerasas de Spn y 2 NAPs: HU y SatR. Asimismo, la disponibilidad de antibacterianos que inhiben cada una de las topoisomerasas de Spn, nos ha permitido analizar su transcriptoma en condiciones de cambio local o global del nivel de Sc y definir dominios de genes de transcripción coordinada y funciones similares. Las fluoroquinolonas, que inhiben la Topo IV y la girasa, producen cambios locales del Sc que inducen alteraciones del 6% del transcriptoma, alterando rutas metabólicas que originan un incremento de especies reactivas de oxígeno (ROS) que contribuyen a la letalidad, de acuerdo con el mecanismo general de los antibióticos bactericidas. Por otra parte, la inducción de cambios globales en Sc por novobiocina (NOV, inhibidor de la girasa), o por SCN (inhibidor de Topo I), nos ha permitido definir dominios topológicos (ver apartado A en la figura). Los cambios globales del Sc (ver apartado B en la figura) incluyen la regulación de los genes de las topoisomerasas: su disminución activa la transcripción de los genes de la girasa (gyrAgyrB) e inhibe los de la de Topo IV (parEC) y la Topo I (topA); el aumento del Sc regula la expresión de topA. La disminución del Sc afecta al 37% del genoma, con >68% de los genes agrupados en 15 dominios. El incremento del Sc afecta al 10% del genoma, con 25% de los genes agrupados en 12 dominios. El contenido en AT en el genoma se correlaciona con los dominios, siendo más alto en los dominios UP que en los DOWN. Los genes de los diferentes dominios tienen características funcionales comunes, lo que indica que han estado sometidos a una presión selectiva de carácter topológico para determinar la localización de genes implicados en metabolismo, virulencia y competencia.

Los objetivos actuales del grupo son:
1.    Identificación de los factores que estabilizan la topología del cromosoma: NAPs, ncRNAs, interacciones intracromosómicas.
2.    Regulación de la transcripción en respuesta a estrés topológico: localización in vivo de DNA topoisomerasas, RNA polimerasa y NAPs.
3.    Topo I como nueva diana antimicrobiana y acción de SCN.
4.    Diseño de RNAs antisentido y utilización del sistema CRISPR como nuevos agentes antibacterianos.

Proyectos de investigación

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1: Título del proyecto: Interacción entre superenrollamiento del DNA y la transcripción en el patógeno humano Streptococcus pneumoniae.

Investigador Principal: Adela González de la Campa
Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación, Agencia Estatal de Investigación (Convocatoria «Proyectos I+D+I» 2020 - Modalidades «Retos Investigación» y «Generación de Conocimiento»). Referencia: PID2021-124738OB-100. 2022-2025. Importe 108.900€
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2: Título del proyecto: Estudio de los factores que organizan el cromosoma de Streptococcus pneumoniae: nuevas dianas de antibióticos y mecanismos de resistencia.

Investigador Principal: Adela González de la Campa
Entidad financiadora: Ministerio de Economía, Industria y Competitividad. Agencia Estatal de Investigación. Referencia: BIO2017-82951-R. 2018-2020. Importe 169.400€

 

3: Título del proyecto: Papel de las DNA topoisomerasas y de las proteínas de unión al nucleoide en la organización del cromosoma de Streptococcus pneumoniae: respuesta a antibióticos y virulencia.

Investigador Principal: Adela González de la Campa
Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad. Secretaría de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación. Referencia: BIO2014-55462. 2015-2017. Importe 193.600€

 

4: Título del proyecto: The control of supercoiling level in Streptococcus pneumoniae as an antimicrobial target

Investigador Principal: Adela González de la Campa
Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad. Secretaría de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación. Referencia: BIO2011-25343. 2012-2015. Importe: 209.000€

 

5: Título del proyecto: Papel de los pequeños RNAs no codificantes en la patogenicidad de Streptococcus pneumoniae.

Investigador Principal: Mónica Amblar Esteban
Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad. Acción Estratégica de Salud (AES). Referencia: PI11/00656. 2012-2015. Importe 198.714€

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Molecular epidemiology of the first Spanish enterovirus A71 outbreak associated with severe neurological diseases, 2016.

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Acute flaccid paralysis (AFP) surveillance: challenges and opportunities from 18 years’ experience, Spain, 1998 to 2015.

J Masa-Calles, N Torner, N López-Perea, MV Torres de Mier, B Fernández-Martínez, M Cabrerizo, V Gallardo-García, C Malo, M Margolles, M Portell, N Abadía, A Blasco, S García-Hernández, H Marcos, N Rabella, C Marín, A Fuentes, I Losada, A Nieto, V García Ortúzar, M García Cenoz, JM Arteagoitia, Á Blanco Martínez, A Rivas, D Castrillejo, Spanish AFP Surveillance Working Group. Acute flaccid paralysis (AFP) surveillance: challenges and opportunities from 18 years’ experience, Spain, 1998 to 2015. EuroSurveill 2018 23(47):pii=1700423.

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Molecular surveillance of norovirus, 2005-16: an epidemiological analysis of data collected from the NoroNet network.

4. J van Beek, M de Graaf, H Al-Hhello, DJ Allen, K Ambert-Balay, N Botteldoorn, M Brytting, J Buesa, M Cabrerizo, M Chan, F Cloak, I Di Bartolo, S Guix, J Hewitt, N Iritani, M Jin, R Johne, I Lederer, J Mans, V Martella, L Maunula, G McAllister, S Niendorf, HG Niesters, AT Podkolzin, M Poljsak-Prijatelj, L Dam Rasmussen, G Reuter, G Tuite, A Kroneman, H Vennema, MPG Koopmans, on behalf of NoroNet. Molecular surveillance of norovirus, 2005-16: an epidemiological analysis of data collected from the NoroNet network. Lancet Infect Dis 18:545-553 (2018)

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First Cases of Severe Flaccid Paralysis Associated with Enterovirus D68 Infection in Spain, 2015-2016.

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Outbreak of brainstem encephalitis associated with enterovirus-A71 in Catalonia, Spain (2016): a clinical observational study in a children’s reference centre in Catalonia

6. D Casas-Alba, M de Sevilla, A Valero-Rello, C Fortuny, JJ Garcia, C Ortez, J Muchart, T Armangue, I Jordan, C Luaces-Cubells, I Barrabeig, R González-Sanz, M Cabrerizo, C Munoz-Almagro, C Launes. Outbreak of brainstem encephalitis associated with enterovirus-A71 in Catalonia, Spain (2016): a clinical observational study in a children’s reference centre in Catalonia. Clin Microbiol Infect 23: 874-881 (2017)

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Molecular epidemiology of enterovirus and parechovirus infections according to patient age over a 4-year period in Spain.

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Molecular epidemiology of enterovirus 71, coxsackievirus A16 and A6 associated with hand, foot and mouth disease in Spain

9. M Cabrerizo*, D Tarragó, C Muñóz-Almagro, E del Amo, M Domínguez-Gil, JM Eiros, I López-Miragaya, C Pérez, J Reina, A Otero, I González, JE Echevarría, G Trallero. Molecular epidemiology of enterovirus 71, coxsackievirus A16 and A6 associated with hand, foot and mouth diease in Spain. Clin Microbiol Infect; 20: O150–O156 (2014).

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Going beyond serology for stratifying the risk of CMV infection in transplant recipients

Navarro D, Fernández-Ruiz M, Aguado JM, Sandonís V, Pérez-Romero P*. Going beyond serology for stratifying the risk of CMV infection in transplant recipients. Rev Med Virol. 2019 Jan;29(1):e2017.

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Impact of pretransplant CMV-specific T-cell immune response in the control of CMV infection after solid organ transplantation: a prospective cohort study. Clin Microbiol Infect.

Molina-Ortega A, Martín-Gandul C, Mena-Romo JD, Rodríguez-Hernández MJ, Suñer M, Bernal C, Sánchez M, Sánchez-Céspedes J, Pérez Romero P*, Cordero E. Impact of pretransplant CMV-specific T-cell immune response in the control of CMV infection after solid organ transplantation: a prospective cohort study. Clin Microbiol Infect. 2019 Jun;25(6):753-758.

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Kinetic of the CMV-specific T-cell immune response and CMV infection in CMV-seropositive kidney transplant recipients receiving rabbit anti-thymocyte globulin induction therapy: A pilot study.

Martín-Gandul C, Pérez-Romero P*, Mena-Romo D, Molina-Ortega A, González-Roncero FM, Suñer M, Bernal G, Cordero E; Spanish Network for Research in Infectious Diseases (REIPI). Kinetic of the CMV-specific T-cell immune response and CMV infection in CMV-seropositive kidney transplant recipients receiving rabbit anti-thymocyte globulin induction therapy: A pilot study. Transpl Infect Dis. 2018 Jun;20(3):e12883.

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CMV-specific T-cell immunity in solid organ transplant recipients at low risk of CMV infection. Chronology and applicability in preemptive therapy.

Mena-Romo JD, Pérez Romero P*, Martín-Gandul C, Gentil MÁ, Suárez-Artacho G, Lage E, Sánchez M, Cordero E. CMV-specific T-cell immunity in solid organ transplant recipients at low risk of CMV infection. Chronology and applicability in preemptive therapy. J Infect. 2017 Oct;75(4):336-345.

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Two Doses of Inactivated Influenza Vaccine Improve Immune Response in Solid Organ Transplant Recipients: Results of TRANSGRIPE 1-2, a Randomized Controlled Clinical Trial.

Cordero E, Roca-Oporto C, Bulnes-Ramos A, Aydillo T, Gavaldà J, Moreno A, Torre-Cisneros J, Montejo JM, Fortun J, Muñoz P, Sabé N, Fariñas MC, Blanes-Julia M, López-Medrano F, Suárez-Benjumea A, Martinez-Atienza J, Rosso-Fernández C, Pérez-Romero P*. Two Doses of Inactivated Influenza Vaccine Improve Immune Response in Solid Organ Transplant Recipients: Results of TRANSGRIPE 1-2, a Randomized Controlled Clinical Trial. Clin Infect Dis. 2017 Apr 1;64(7):829-838.

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Applying lessons learned from cytomegalovirus infection in transplant patients to vaccine design.

Blanco-Lobo P, Bulnes-Ramos Á, McConnell MJ, Navarro D, Pérez-Romero P*. Applying lessons learned from cytomegalovirus infection in transplant patients to vaccine design. Drug Discov Today. 2016 Apr;21(4):674-81.

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Use of antibodies neutralizing epithelial cell infection to diagnose patients at risk for CMV Disease after transplantation.

Blanco-Lobo P, Cordero E, Martín-Gandul C, Gentil MA, Suárez-Artacho G, Sobrino M, Aznar J, Pérez-Romero P*. Use of antibodies neutralizing epithelial cell infection to diagnose patients at risk for CMV Disease after transplantation. J Infect. 2016 May;72(5):597-607.

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Timing of CMV-specific effector memory T cells predicts viral replication and survival after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation.

Espigado I, de la Cruz-Vicente F, BenMarzouk-Hidalgo OJ, Gracia-Ahufinger I, Garcia-Lozano JR, Aguilar-Guisado M, Cisneros JM, Urbano-Ispizua A, Perez-Romero P*. Timing of CMV-specific effector memory T cells predicts viral replication and survival after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Transpl Int. 2014 Dec;27(12):1253-62.

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Clinical impact of neutropenia related with the preemptive therapy of CMV infection in solid organ transplant recipients.

Martín-Gandul C, Pérez-Romero P*, González-Roncero FM, Berdaguer S, Gómez MA, Lage E, Sánchez M, Cisneros JM, Cordero E; Spanish Network for Research in Infectious Diseases REIPI. Clinical impact of neutropenia related with the preemptive therapy of CMV infection in solid organ transplant recipients. J Infect. 2014 Nov;69(5):500-6.

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Viral load, CMV-specific T-cell immune response and cytomegalovirus disease in solid organ transplant recipients at higher risk for cytomegalovirus infection during preemptive therapy.

Martín-Gandul C, Pérez-Romero P*, Blanco-Lobo P, Benmarzouk-Hidalgo OJ, Sánchez M, Gentil MA, Bernal C, Sobrino JM, Rodríguez-Hernández MJ, Cordero E; Spanish Network for Research in Infectious Diseases (REIPI). Viral load, CMV-specific T-cell immune response and cytomegalovirus disease in solid organ transplant recipients at higher risk for cytomegalovirus infection during preemptive therapy. Transpl Int. 2014 Oct;27(10):1060-8.

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What is responsible for a large and unusual outbreak of leishmaniasis in Madrid?

8. Carrillo E, Moreno J, Cruz I. What is responsible for a large and unusual outbreak of leishmaniasis in Madrid? Trends Parasitol. 2013 Dec;29(12):579-80.

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HCV eradication with IFN-based therapy does not completely restore gene expression in PBMCs from HIV/HCV-coinfected patients.

9. Brochado O, Martínez I (*), Berenguer J, Medrano L, González-García J, Jiménez-Sousa MA, Carrero A, Hontañón V, Navarro J, Guardiola JM, Pérez-Latorre L, Micán R, Fernández-Rodríguez A (‡), Resino S (* ‡). HCV eradication with IFN-based therapy does not completely restore gene expression in PBMCs from HIV/HCV-coinfected patients. J Biomed Sci 2021; 28:23 (A; FI= 12.77; D1, Medicine, Research & Experimental; JCR 2021).

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Información adicional

Streptococcus pneumoniae es un patógeno humano que, a pesar del desarrollo de vacunas, continúa siendo una importante causa de mortalidad y morbilidad. Nosotros investigamos los mecanismos de resistencia a antibióticos en esta bacteria. Por una parte identificando nuevas dianas terapéuticas y por otra investigando las bases moleculares de la acción de antibióticos ya utilizados en clínica (las fluoroquinolonas levofloxacina y moxifloxacina) o todavía no utilizados (seconeolitsina). Para ello utilizamos un análisis multidisciplinar implicando genómica, transcriptómica y proteómica para conocer la organización del cromosoma de S. pneumoniae y la identificación de los factores que estabilizan dicha organización, incluyendo ncRNAs. Cambios en el nivel de superenrollamiento global, bien por inhibición de la girasa (disminución) o por inhibición de la topoisomerasa I (incremento) altera el transcriptoma. Los genes modulados se localizan en dominios, cuyos genes muestran características funcionales específicas. Se pretende identificar nuevos factores esenciales para la fisiología de S. pneumoniae y caracterizar la regulación de la transcripción en respuesta a estrés topológico. Además, se utilizará la tecnología del RNA de interferencia y sistemas CRISPR como nuevos antibacterianos. Estos estudios sentarán las bases para una investigación translacional dirigida al desarrollo de nuevas dianas terapéuticas para el tratamiento de enfermedades neumocócicas.

Streptococcus pneumoniae es un patógeno humano que, a pesar del desarrollo de vacunas, continúa siendo una importante causa de mortalidad y morbilidad. Nosotros investigamos los mecanismos de resistencia a antibióticos en esta bacteria. Por una parte identificando nuevas dianas terapéuticas y por otra investigando las bases moleculares de la acción de antibióticos ya utilizados en clínica (las fluoroquinolonas levofloxacina y moxifloxacina) o todavía no utilizados (seconeolitsina). Para ello utilizamos un análisis multidisciplinar implicando genómica, transcriptómica y proteómica para conocer la organización del cromosoma de S. pneumoniae y la identificación de los factores que estabilizan dicha organización, incluyendo ncRNAs. Cambios en el nivel de superenrollamiento global, bien por inhibición de la girasa (disminución) o por inhibición de la topoisomerasa I (incremento) altera el transcriptoma. Los genes modulados se localizan en dominios, cuyos genes muestran características funcionales específicas. Se pretende identificar nuevos factores esenciales para la fisiología de S. pneumoniae y caracterizar la regulación de la transcripción en respuesta a estrés topológico. Además, se utilizará la tecnología del RNA de interferencia y sistemas CRISPR como nuevos antibacterianos. Estos estudios sentarán las bases para una investigación translacional dirigida al desarrollo de nuevas dianas terapéuticas para el tratamiento de enfermedades neumocócicas.

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