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€

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

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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Hongos patógenos al huésped y desarrollo de nuevas terapias antifúngicas (17)

A Small Non-Coding RNA Modulates Expression of Pilus-1 Type in Streptococcus pneumoniae

Acebo P, Herranz C, Bernal-Espenberger L, Gómez-Sanz A, Terron MC, Luque D and Amblar M. Microorganisms. 2021; 9:1883.

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Boldine-derived alkaloids inhibit the activity of DNA topoisomerase I and growth of Mycobacterium tuberculosis.

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An increase in negative supercoiling in bacteria reveals topology-reacting gene clusters and a homeostatic response mediated by the DNA topoisomerase I gene

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Reactive oxygen species contribute to the bactericidal effects of the fluoroquinolone moxifloxacin in Streptococcus pneumoniae

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The fluoroquinolone levofloxacin triggers the transcriptional activation of iron transport genes that contribute to cell death in Streptococcus pneumoniae.

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Fluoroquinolone-resistant pneumococci: dynamics of serotypes and clones in Spain in 2012 compared with those from 2002 and 2006

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The formation of titan cells in Cryptococcus neoformans depends on the mouse strain and correlates with induction of Th2-type responses

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Timely Diagnosis of Histoplasmosis in Non-endemic Countries: A Laboratory Challenge

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Usefulness of techniques based on real time PCR for the identification of onychomycosis-causing species

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African histoplasmosis: new clinical and microbiological insights

Valero C; Gago S; Monteiro MC; Alastruey-Izquierdo A; Buitrago MJ. Med Mycol. 2018 Jan 1; 56(1):51-59.

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Roles of the multiplex real-time PCR assay and β-D-glucan in a high-risk population for intra-abdominal candidiasis (IAC)

Fortún J, Buitrago MJ, Gioia F, Gómez-Gª de la Pedrosa E, Alvarez ME, Martín-Dávila P, Pintado V, Cobeta P, Martinez-Castro N, Soriano C, Moreno I, Corral S, Muñoz P, Moreno-Jimenez G, Cuenca-Estrella M, Moreno-Guillen S. Med Mycol. 2020 Aug 1;58(6):789-796.

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Characterisation of Legionella Clinical Isolates in Spain from 2012 to 2022

González-Rubio, J.M.; Cascajero, A.; Baladrón, B.; González-Camacho, F. Microorganisms 2024, 12, 1253

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Programa de Legionelosis. En Echevarría Mayo JE y Oteo Iglesias J (Editores) Programas de Vigilancia Microbiológica Centro Nacional de Microbiología.

Fernando González-Camacho y Almudena Cascajero. Programa de Legionelosis. En Echevarría Mayo JE y Oteo Iglesias J (Editores) Programas de Vigilancia Microbiológica Centro Nacional de Microbiología. Volumen 2:77-89. 2021-2022 Majadahonda (Madrid); Instituto de Salud Carlos III, Centro Nacional de Microbiología: 2023.

Legionella-Biofilms-Amebas, un problema industrial, de sanidad ambiental y de salud pública

Juana María González-Rubio, Celia Játiva, Almudena Cascajero, Fernando González-Camacho. Infoplagas, nº 112, agosto 2023 pags: 20-24. (Artículo de divulgación).

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Programa de Legionelosis. En Echevarría Mayo JE y Oteo Iglesias J (Editores). Programas de Vigilancia Microbiológica pags: 74-80. Centro Nacional de Microbiología, Madrid: Instituto de Salud Carlos III, 2021.

Bellido B y Pelaez C: Programa de Legionelosis. En Echevarría Mayo JE y Oteo Iglesias J (Editores). Programas de Vigilancia Microbiológica pags: 74-80. Centro Nacional de Microbiología, Madrid: Instituto de Salud Carlos III, 2021.

Diagnósitico microbiológico y control de la legionelosis

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Fulminant septic shock due to community-acquired pneumonia caused by Legionella pneumophila SG1 Olda OLDA ST1. Case report

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Chikungunya virus infections among travellers returning to Spain, 2008 to 2014

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Legionella feeleii: Ubiquitous Pathogen in the Environment and Causative Agent of Pneumonia

Vaccaro L, Gomes TS, Izquierdo F, Magnet A, Llorens Berzosa S, Ollero D, Salso S, Alhambra A, Gómez C, López Cano M, Pelaz C, Bellido Samaniego B, Del Aguila C, Fenoy S, Hurtado-Marcos C. Front Microbiol. 2021;12:707187.

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Broth microdilution protocol for determining antimicrobial susceptibility of Legionella pneumophila to clinically relevant antimicrobials

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Antiretroviral Therapy with Ritonavir-Boosted Atazanavir- and Lopinavir-Containing Regimens Correlates with Diminished HIV-1 Neutralization.

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Identification of HIV-1 circulating BF1 recombinant form (CRF75_BF1) of Brazilian origin that also circulates in Southwestern Europe

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Factors associated with HIV-1 resistance to integrase strand transfer inhibitors in Spain: Implications for dolutegravir-containing regimens.

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Transmission clusters, predominantly associated with men who have sex with men, play a main role in the propagation of HIV-1 in Northern Spain (2013-2018).

Gil H, Delgado E, Benito S, Georgalis L, Montero V, Sánchez M, Cañada-García JE, García-Bodas E, Diaz A, Thomson MM and Spanish group of the study of new HIV diagnoses. Front Microbiol. 2022. 13:782609

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Accuracy of molecular drug susceptibility testing amongst tuberculosis patients in Karakalpakstan, Uzbekistan.

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Guiding the humoral response against HIV-1 toward a MPER adjacent region by immunization with a VLP-formulated antibody-selected envelope variant

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Simian immunodeficiency virus engrafted with human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1)-specific epitopes: replication, neutralization, and survey of HIV-1-positive plasma

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Balancing selection and the evolution of functional polymorphism in Old World monkey TRIM5alpha

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Modulation of Env content in virions of simian immunodeficiency virus: correlation with cell surface expression and virion infectivity

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The Association of HIV-1 Neutralization in Aviremic Children and Adults with Time to ART Initiation and CD4+/CD8+ Ratios

Sanchez-Merino V, Martin-Serrano M, Beltran M, Lazaro-Martin B, Cervantes E, Oltra M, Sainz T, Garcia F, Navarro ML, Yuste E; Vaccines (Basel). 2023 Dec 20;12(1):8;

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Antiretroviral Therapy with Ritonavir-Boosted Atazanavir- and Lopinavir-Containing Regimens Correlates with Diminished HIV-1 Neutralization.

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Systematic analysis of intracellular trafficking motifs located within the cytoplasmic domain of simian immunodeficiency virus glycoprotein gp41

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Glycosylation of gp41 of simian immunodeficiency virus shields epitopes that can be targets for neutralizing antibodies

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Detection of Broadly Neutralizing Activity within the First Months of HIV-1 Infection

Sanchez-Merino V, Fabra-Garcia A, Gonzalez N, Nicolas D, Merino-Mansilla A, Manzardo C, Ambrosioni J, Schultz A, Meyerhans A, Mascola JR, Gatell JM, Alcami J, Miro JM, Yuste E; J Virol. 2016 May 12;90(11):5231-5245

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Broadly cross-neutralizing antibodies in HIV-1 patients with undetectable viremia

Medina-Ramirez M, Sanchez-Merino V, Sanchez-Palomino S, Merino-Mansilla A, Ferreira CB, Perez I, Gonzalez N, Alvarez A, Alcocer-Gonzalez JM, Garcia F, Gatell JM, Alcami J, Yuste E; J Virol. 2011 Jun;85(12):5804-13.

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Vector-mediated gene transfer engenders long-lived neutralizing activity and protection against SIV infection in monkeys

Johnson PR, Schnepp BC, Zhang J, Connell MJ, Greene SM, Yuste E, Desrosiers RC, Clark KR; Nat Med. 2009 Aug;15(8):901-6

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Potent Induction of Envelope-Specific Antibody Responses by Virus-Like Particle Immunogens Based on HIV-1 Envelopes from Patients with Early Broadly Neutralizing Responses

Beltran-Pavez C, Bontjer I, Gonzalez N, Pernas M, Merino-Mansilla A, Olvera A, Miro JM, Brander C, Alcami J, Sanders RW, Sanchez-Merino V, Yuste E; J Virol. 2022 Jan 12;96(1):e0134321.

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Evaluation of the Thermal Stability of a Vaccine Prototype Based on Virus-like Particle Formulated HIV-1 Envelope

Aguado-Garcia D, Olvera A, Brander C, Sanchez-Merino V, Yuste E; Vaccines (Basel). 2022 Mar 22;10(4):484

PUBMED DOI

Permanent control of HIV-1 pathogenesis in exceptional elite controllers: a model of spontaneous cure

Casado C, Galvez C, Pernas M, Tarancon-Diez L, Rodriguez C, Sanchez-Merino V, Vera M, Olivares I, De Pablo-Bernal R, Merino-Mansilla A, Del Romero J, Lorenzo-Redondo R, Ruiz-Mateos E, Salgado M, Martinez-Picado J, Lopez-Galindez C; Sci Rep. 2020 Feb 5;10(1):1902

PUBMED DOI

Evolution of broadly cross-reactive HIV-1-neutralizing activity: therapy-associated decline, positive association with detectable viremia, and partial restoration of B-cell subpopulations

Ferreira CB, Merino-Mansilla A, Llano A, Perez I, Crespo I, Llinas L, Garcia F, Gatell JM, Yuste E, Sanchez-Merino V; J Virol. 2013 Nov;87(22):12227-36

PUBMED DOI

Human immunodeficiency virus type 1 and related primate lentiviruses engage clathrin through Gag-Pol or Gag

Popov S, Strack B, Sanchez-Merino V, Popova E, Rosin H, Gottlinger HG; J Virol. 2011 Apr;85(8):3792-801

PUBMED DOI

Definition of the viral targets of protective HIV-1-specific T cell responses

Mothe B, Llano A, Ibarrondo J, Daniels M, Miranda C, Zamarreno J, Bach V, Zuniga R, Perez-Alvarez S, Berger CT, Puertas MC, Martinez-Picado J, Rolland M, Farfan M, Szinger JJ, Hildebrand WH, Yang OO, Sanchez-Merino V, Brumme CJ, Brumme ZL, Heckerman D, Allen TM, Mullins JI, Gomez G, Goulder PJ, Walker BD, Gatell JM, Clotet B, Korber BT, Sanchez J, Brander C; J Transl Med. 2011 Dec 7;9:208

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Identification and characterization of HIV-1 CD8+ T cell escape variants with impaired fitness

Sanchez-Merino V, Farrow MA, Brewster F, Somasundaran M, Luzuriaga K; J Infect Dis. 2008 Jan 15;197(2):300-8

PUBMED DOI

HIV-1-specific CD8+ T cell responses and viral evolution in women and infants

Sanchez-Merino V, Nie S, Luzuriaga K*. 2005. J Immunol 175:6976-86.

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Broad Protection against Invasive Fungal Disease from a Nanobody Targeting the Active Site of Fungal β-1,3-Glucanosyltransferases

Redrado-Hernández S, Macías-León J, Castro-López J, Belén Sanz A, Dolader E, Arias M, González-Ramírez AM, Sánchez-Navarro D, Petryk Y, Farkaš V, Vincke C, Muyldermans S, García-Barbazán I, Del Agua C, Zaragoza O, Arroyo J, Pardo J, Gálvez EM, Hurtado-Guerrero R. Angew Chem Int Ed Engl. 2024 Aug 19;63(34):e202405823.

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High-Resolution Melting Assay to Detect the Mutations That Cause the Y132F and G458S Substitutions at the ERG11 Gene Involved in Azole Resistance in Candida parapsilosis

Nuria Trevijano-Contador, Elena López-Peralta, Jorge López-López, Alejandra Roldán, Cristina de Armentia, Óscar Zaragoza. Mycoses 2024 Nov;67(11):e13811

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Toward the consensus of definitions for the phenomena of antifungal tolerance and persistence in filamentous fungi.

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The sulfur-related metabolic status of Aspergillus fumigatus during infection reveals cytosolic serine hydroxymethyltransferase as a promising antifungal target

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The role of methionine synthases in fungal metabolism and virulence

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Multi-resistance to non-azole fungicides in Aspergillus fumigatus TR34/L98H azole resistant isolates

Gonzalez-Jimenez I, Garcia-Rubio R, Monzon S, Lucio J, Cuesta I, and Mellado E. Antimicrob Agents Chemother. 17;65(9):e0064221

PUBMED DOI

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Adela González de la Campa

Investigador Científico

Código ORCID: 0000-0002-3598-2548

Licenciada en Biología en 1981 y Doctora en 1985 por la Universidad Complutense de Madrid. Realizó su tesis doctoral en el laboratorio del Dr. Miguel Vicente del Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC. Posteriormente trabajó durante 2 años en el Brookhaven National Laboratory, Upton, New York, EEUU en el laboratorio de Sandord Lacks. Tras esta etapa posdoctoral en EEUU, trabajó durante 3 años como Becario de Reincorporación en el Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC en el laboratorio del Dr. Manuel Espinosa. Es Científico titular del CSIC desde 1990 e Investigador Científico desde 2007. Participó como jefe de grupo del CIBER de Enfermedades Respiratorias (CIBERES) desde 2007 a 2015.
María José Ferrándiz Avellano

Científico Titular

Código ORCID: 0000-0003-1428-9506

Licenciada en Biología en 1990 y Doctora en 1997 por la Universidad Complutense de Madrid. Realizó su tesis doctoral en el Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC en el laboratorio del Dr. Miguel Vicente. Su etapa posdoctoral se llevó a cabo entre el laboratorio de la Dra. Adela González de la Campa en el Centro Nacional de Microbiología (CNM) del Instituto de Salud Carlos IIII (ISCIII) (1998-2001 y 2003-2006) y el laboratorio del Profesor Paul Williams del Institute of Infections and Immunity de la Universidad de Nottingham (2001-2003). Participó como investigadora colaboradora del CIBER de Enfermedades Respiratorias (CIBERES) desde 2007 a 2015. Es Científico Titular del ISCIII en el Centro Nacional de Microbiología desde 2006.
Mónica Amblar Esteban

Científico Titular

Código ORCID: 0000-0003-3530-615X

Licenciada en Biología en 1993 y Doctora en 2000 por la Universidad Complutense de Madrid. Realizó su tesis doctoral en el laboratorio de la Dra. Paloma López del Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC. Posteriormente trabajó durante 5 años y medio en el Instituto de Tecnología Química e Biológica/Universidade Nova de Lisboa, de Oeiras (Portugal) en el laboratorio de la Profa. Cecilia M. Arraiano. Tras esta etapa posdoctoral se reincorporó al Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC donde trabajó durante 2 años como Investigador Postdoctoral contratado en el laboratorio de la Dra. Paloma López. Posteriormente se incorporó al Centro Nacional de Microbiología del ISCIII con un contrato Ramón y Cajal y en el año 2010 obtuvo una posición de Científico titular de OPI con destino en el mismo centro.
Noelia Martínez Montes

Técnico Superior FP2

Técnico Superior de Laboratorio Clínico y Biomédico por el IES Moratalaz en 2019. Trabajó 10 meses como Técnico del laboratorio de Urgencias del Hospital Universitario Reina Sofía años y 1 año y 9 meses en distintos laboratorios del Hospital Universitario La Paz. Desde marzo de 2023 trabaja en nuestro laboratorio en el Centro Nacional de Microbiología del ISCIII con un Contrato de Técnico Superior de Laboratorio del Plan Garantía Juvenil de la CAM
Laura Alfonso Alarcón

Predoctoral

Código ORCID: 0000-0003-1560-1100

Bioquímica en 2020 por la Universidad Nacional de Asunción (Paraguay) y Máster en Microbiología y Salud en 2024 por la Universidad del País Vasco. Realizó estancias en Paraguay en el Instituto de Investigaciones en Ciencias de la Salud; Facultad de Ciencias Químicas y Hospital Nacional de Itaugua. Actualmente, se encuentra cursando el programa de Doctorado en Microbiología y Parasitología de la Universidad Complutense de Madrid, disfrutando de la beca “Don Carlos Antonio López” (BECAL) del Gobierno del Paraguay.

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.

Investigación