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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 (gyrA, gyrB) 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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A Genome-to-Genome Analysis of Associations between Human Genetic Variation, HIV-1 Sequence Diversity, and Retroviral Control.

Istvan Bartha Jonathan M Carlson, Chanson J Brumme, Paul J McLaren, Zabrina L Brumme, Mina John, David W Haas, Javier Martinez-Picado, Cecilio López Galíndez, Andri Rauch, Huldrych F Günthard, Enos Bernasconi, Pietro Vernazza, Thomas Klimkait, Sabine Yerly, Jennifer Listgarten, Nico Pfeifer, Zoltan Kutalik, Todd M Allen, Viktor Müller, P Richard Harrigan, David Heckerman, Amalio Telenti, and Jacques Fellay, for the HIV Genome-to-Genome Study and the Swiss HIV Cohort Study. A Genome-to-Genome Analysis of Associations between Human Genetic Variation, HIV-1 Sequence Diversity, and Retroviral Control. (2013). Elife. 2013;2:e01123.

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Prevalence of pSCFS7-like vectors among cfr-positive staphylococcal population in Spain. Nguyen LTT*, Román F*, Morikawa K, Trincado P, Marcos C, Rojo-Martín MD, Cafini F. Int J Antimicrob Agents. 2018 Aug;52(2):305-306.

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Zoonotic pathogens in fluctuating common vole (Microtus arvalis) populations: occurrence and dynamics

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Francisella species in ticks and animals, Iberian Peninsula

Lopes de Carvalho, I.; Toledo, A.; Carvalho, C. L.; Barandika, J. F.; Respicio-Kingry, L. B.; Garcia-Amil, C.; Garcia-Perez, A. L.; Olmeda, A. S.; Ze-Ze, L.; Petersen, J. M.; Anda, P.; Nuncio, M. S.; Escudero, R. Francisella species in ticks and animals, Iberian Peninsula. Ticks and Tick-Borne Diseases. 7 - 1, pp. 159 - 165. Elsevier GMBH, Urban & Fischer Verlag, 01/01/2016.

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Stable levels of Coxiella burnetii prevalence in dairy sheep flocks but changes in genotype distribution after a 10-year period in northern Spain

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Evidence for Suppression of Onchocerciasis Transmission in Bioko Island, Equatorial Guinea

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LAMP kit for diagnosis of non-falciparum malaria in Plasmodium ovale infected patients

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pective comparative multi-centre study on imported Plasmodium ovale wallikeri and Plasmodium ovale curtisi infections.

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Cryptosporidium hominis genotypes involved in increased incidence and clusters of cases, Navarra, Spain, 2012.

Fuentes, I., Martín, C., Beristain, X; Mazón,A, Saugar, JM, Blanco, A; García M, Cenoz, Valle-Cristia, Ezpeleta, C., Castilla, J. 2015. Cryptosporidium hominis genotypes involved in increased incidence and clusters of cases, Navarra, Spain, 2012. Epidemiology and Infection; 143:1033-6

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Molecular genotyping of Giardia duodenalis isolates from symptomatic individuals attending two major public hospitals in Madrid, Spain.

Lucio A, Martínez-Ruiz R, Merino FJ, Bailo B, Aguilera M, Fuentes I, Carmena D. 2015. Molecular genotyping of Giardia duodenalis isolates from symptomatic individuals attending two major public hospitals in Madrid, Spain. PLoS One. 10 (12): e0143981.

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Occurrence and subtype distribution of Blastocystis sp. in humans, dogs, and cats sharing household in northern Spain and assessment of zoonotic transmission risk.

Paulos S, Köster PC, de Lucio A, Hernández-de-Mingo M, Cardona GA, Fernández-Crespo JC, Stensvold RC, Carmena D. 2018. Occurrence and subtype distribution of Blastocystis sp. in humans, dogs, and cats sharing household in northern Spain and assessment of zoonotic transmission risk. Zoonoses and Public Health, 65:993-1002.

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Rabbit trypanosome detection in Phlebotomus perniciosus sand flies from the leishmaniasis outbreak in Madrid,

González E, Molina R, Jiménez M. Rabbit trypanosome detection in Phlebotomus perniciosus sand flies from the leishmaniasis outbreak in Madrid, Spain. Acta Trop 2018, 187:201-206.

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González E, Jiménez M, Hernández S, Martín-Martín I, Molina R. Phlebotomine sand fly survey in the focus of leishmaniasis of Madrid, Spain (2012–2014): seasonal dynamics, Leishmania infantum infection rates and blood meal preferences. Parasit Vectors 2017, 10:368.

PUBMED DOI

Methods in Sand Fly Research

Molina R, Jiménez M, Alvar J, González E, Hernández-Taberna S, Martín-Martín Inés. 2017. Methods in Sand Fly Research (R. Molina, M. Jiménez & J. Alvar, edits.). Servicio de Publicaciones Universidad de Alcalá de Henares. ISBN: 978-84-16978-28-1

Kinetics of anti-Phlebotomus perniciosus saliva antibodies in experimentally bitten mice and rabbits.

Martín-Martín I, Molina R, Jiménez M. Kinetics of anti-Phlebotomus perniciosus saliva antibodies in experimentally bitten mice and rabbits. PLoS ONE, November 16, 2015; 10(11):

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Martín-Martín I, Molina R, Jiménez M. Identifying salivary antigens of Phlebotomus argentipes by a 2DE approach. Acta Trop 2013, 126: 229–239.

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Custodio E, Gadisa E, Sordo L, Cruz I, Moreno J, Nieto J, Chicharro C, Aseffa A, Abraham Z, Hailu T, Cañavate C. Factors associated with Leishmania asymptomatic infection: results from a cross-sectional survey in highland northern Ethiopia. PLoS Negl Trop Dis. 2012;6(9):e1813.

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Carrillo E, Carrasco-Antón N, López-Medrano F, Salto E, Fernández L, San Martín JV, Alvar J, Aguado JM, Moreno J. Cytokine Release Assays as Tests for Exposure to Leishmania, and for Confirming Cure from Leishmaniasis, in Solid Organ Transplant Recipients. PLoS Negl Trop Dis. 2015 Oct 23;9(10):e0004179.

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Chemotactic Protein 1 in Plasma from Soluble Leishmania Antigen-Stimulated Whole Blood as a Potential Biomarker of the Cellular Immune Response to Leishmania infantum

Ibarra-Meneses AV, Sanchez C, Alvar J, Moreno J, Carrillo E. Monocyte Chemotactic Protein 1 in Plasma from Soluble Leishmania Antigen-Stimulated Whole Blood as a Potential Biomarker of the Cellular Immune Response to Leishmania infantum. Front Immunol. 2017 Sep 29;8:1208.

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Ibarra-Meneses AV, Mondal D, Alvar J, Moreno J, Carrillo E. Cytokines and chemokines measured in dried SLA-stimulated whole blood spots for asymptomatic Leishmania infantum and Leishmania donovani infection. Sci Rep. 2017 Dec 8;7(1):17266.

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Cellular Markers of Active Disease and Cure in Different Forms of Leishmania infantum-Induced Disease.

Botana L, Matía B, San Martin JV, Romero-Maté A, Castro A, Molina L, Fernandez L, Ibarra-Meneses A, Aguado M, Sánchez C, Horrillo L, Chicharro C, Nieto J, Ortega S, Ruiz-Giardin JM, Carrillo E, Moreno J. Cellular Markers of Active Disease and Cure in Different Forms of Leishmania infantum-Induced Disease. Front Cell Infect Microbiol. 2018 Nov 13;8:381.

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Carroll MW et al. Temporal and spatial analysis of the 2014-2015 Ebola virus outbreak in West Africa. Nature.

Carroll MW et al. Temporal and spatial analysis of the 2014-2015 Ebola virus outbreak in West Africa. Nature. 2015 Aug 6;524(7563):97-101. doi: 10.1038/nature14594. Epub 2015 Jun 17. PMID: 26083749. ​

Fernandez-Garcia MD, Meertens L, Chazal M, Hafirassou ML, Dejarnac O, Zamborlini A, Despres P, Sauvonnet N, Arenzana-Seisdedos F, Jouvenet N, Amara A. Vaccine and Wild-Type Strains of Yellow Fever Virus Engage Distinct Entry Mechanisms and Differentially Stimulate Antiviral Immune Responses.

Fernandez-Garcia MD, Meertens L, Chazal M, Hafirassou ML, Dejarnac O, Zamborlini A, Despres P, Sauvonnet N, Arenzana-Seisdedos F, Jouvenet N, Amara A. Vaccine and Wild-Type Strains of Yellow Fever Virus Engage Distinct Entry Mechanisms and Differentially Stimulate Antiviral Immune Responses. mBio. 2016 Feb 9;7(1):e01956-15. doi: 10.1128/mBio.01956-15. PMID: 26861019; PMCID:PMC4752603.

Identification and whole-genome characterization of a recombinant Enterovirus B69 isolated from a patient with Acute Flaccid Paralysis in Niger, 2015

Fernandez-Garcia MD, Majumdar M, Kebe O, Ndiaye K, Martin J. Identification and whole-genome characterization of a recombinant Enterovirus B69 isolated from a patient with Acute Flaccid Paralysis in Niger, 2015. Sci Rep. 2018 Feb 1;8(1):2181. doi: 10.1038/s41598-018-20346-9. PMID: 29391547; PMCID: PMC5795009.

Majumdar M, Sharif S, Klapsa D, Wilton T, Alam MM, Fernandez-Garcia MD, Rehman L, Mujtaba G, McAllister G, Harvala H, Templeton K, Mee ET, Asghar H, Ndiaye K, Minor PD, Martin J. Environmental Surveillance Reveals Complex Enterovirus Circulation Patterns in Human Populations. Open Forum Infect Dis. 2018

Majumdar M, Sharif S, Klapsa D, Wilton T, Alam MM, Fernandez-Garcia MD, Rehman L, Mujtaba G, McAllister G, Harvala H, Templeton K, Mee ET, Asghar H, Ndiaye K, Minor PD, Martin J. Environmental Surveillance Reveals Complex Enterovirus Circulation Patterns in Human Populations. Open Forum Infect Dis. 2018 Oct 1;5(10):ofy250. doi: 10.1093/ofid/ofy250. PMID: 30377626; PMCID: PMC6201154.

Fernandez-Garcia MD, Majumdar M, Kebe O, Fall AD, Kone M, Kande M, Dabo M, Sylla MS, Sompare D, Howard W, Faye O, Martin J, Ndiaye K. Emergence of Vaccine-Derived Polioviruses during Ebola Virus Disease Outbreak, Guinea, 2014-2015.

Fernandez-Garcia MD, Majumdar M, Kebe O, Fall AD, Kone M, Kande M, Dabo M, Sylla MS, Sompare D, Howard W, Faye O, Martin J, Ndiaye K. Emergence of Vaccine-Derived Polioviruses during Ebola Virus Disease Outbreak, Guinea, 2014-2015. Emerg Infect Dis. 2018 Jan;24(1):65-74. doi: 10.3201/eid2401.171174. PMID:29260690; PMCID: PMC5749474.

Tarragó, D.; Mateos, M.-L.; Avellón, A.; Pérez-Vázquez, M.-D.; Tenorio, A.2004

Tarragó, D.; Mateos, M.-L.; Avellón, A.; Pérez-Vázquez, M.-D.; Tenorio, A.2004. Quantitation of Cytomegalovirus DNA in Cerebrospinal Fluid and Serum Specimens from AIDS Patients Using a Novel Highly Sensitive Nested Competitive PCR and the Cobas Amplicor CMV Monitor™ Journal of Medical Virology. 72-2, pp.249-256. ISSN 01466615. 10. Tarragó, D.; Quereda, C.; Tenorio, A.2003. Different cytomegalovirus glycoprotein B genotype distribution in serum and cerebrospinal fluid specimens determined by a novel multiplex nested PCR Journal of Clinical Microbiology. 41-7, pp.2872-2877. ISSN 00951137.

Fernandez-Garcia, Maria Dolores (AC); Kebe, Ousmane; Fall, Aichatou D.; Dia, Hamet; Diop, Ousmane M.; Delpeyroux, Francis; Ndiaye, Kader. 2016.

Fernandez-Garcia, Maria Dolores (AC); Kebe, Ousmane; Fall, Aichatou D.; Dia, Hamet; Diop, Ousmane M.; Delpeyroux, Francis; Ndiaye, Kader. (1/ 7). 2016. Enterovirus A71 Genogroups C and E in Children with Acute Flaccid Paralysis, West Africa EMERGING INFECTIOUS DISEASES. 22-4, pp.753-755. ISSN 1080-6040.

Molecular epidemiology of coxsackievirus B3 infection in Spain, 2004-2015.

K Calderón, M Díaz-de Cerio, C Muñoz-Almagro, N Rabella, I Martínez-Rienda, A Moreno-Docón, G Trallero, M Cabrerizo*. Molecular epidemiology of coxsackievirus B3 infection in Spain, 2004-2015. Arch Virol 161: 1365-1370 (2016).

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Listado de personal

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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