“Oler cambia el cerebro”. Proust recordó su infancia cuando el olor de una magdalena recién hecha penetró en su nariz. Las memorias que un olor evocan reflejan los cambios estructurales que tuvieron lugar en el momento cuando los estímulos externos se asociaron con el estado funcional concreto del cerebro durante la primera impresión. Usamos el sistema olfativo de Drosophila para monitorizar las consecuencias funcionales de alterar el número de sinapsis y, al contrario, monitorizamos los cambios estructurales que causa la percepción olfativa en determinados centros cerebrales. Hasta ahora, hemos detectado que un incremento en el número de sinapsis que las neuronas sensoriales establecen con sus socios en los glomérulos olfativos, incluso si ese incremento ocurre solo en una antena, es suficiente como para aumentar los índices olfativos de varios olores, tanto atractivos como repelentes (Acebes 2001). Es decir, más sinapsis sensoriales causan respuestas comportamentales más fuertes. En la dirección opuesta, la habituación olfativa conduce a una reducción del número de sinapsis en glomérulos específicos. Estos efectos estructurales de la habituación son específicos de olor y de glomérulo (Devaud 2001). Finalmente, la percepción olfativa se modifica también por péptidos tales como la tachykinina, reflejando la abundancia de terminales peptidergicos que se observa en los glomérulos olfativos (Winther 2006). Los esfuerzos actuales en este proyecto se centran en disecar los efectos estructurales en las sinapsis excitatorias de las inhibitorias tras la percepción y la habituación olfativas.

“Troponina I, mucho más que una proteína muscular”. La contracción en músculos estriados se realiza mediante el deslizamiento de los filamentos finos de actina sobre los filamentos gruesos que contienen miosina. La regulación de este deslizamiento la realiza un complejo de cuatro proteínas: Tropomiosina, Troponina I, Troponina C y Troponina T. En el estado relajado, la Troponina I inhibe (de aquí su nombre) la interacción entre la actina y la porción globular de la miosina. Cuando el calcio aumenta en el entorno, la Troponina C lo captura cambiando su propia configuración. Este cambio mueve al complejo compelto y la Troponina I no puede ya inhibir, permitiendo que la actina y la miosina interactúen, la miosina hidrolice ATP y, por tanto, halla movimiento.

Hemos estudiado desde hace tiempo el gen de Drosophila que codifica la Troponina I, wings up A (wupA) [también llamado held up (hdp)], e identificado la familia de productos allí codificados y algunos de los mecanismos que controlan su expresión (Barbas et al., 1991, 1993; Prado et al., 1995; Kronnert et al., 1999; Ferrús, 2001; Naimi et al., 2001; Marin et al., 2004). Mientras que las moscas tienen un solo gen para la Troponina I, los mamíferos tienes tres, contracción lenta (TNNI1), contracción rápida (TNNI2) y cardiaca (TNNI3). EN los humanos, las mutaciones en TNNI2 y TNN3 causan la artrogriposis distal tipo 2B y la cardiopatía hipertrófica familiar, respectivamente. Las Troponinas parecen también hiperexpresadas en ciertos tipos de cánceres. Parece, por tanto, que la diversidad de funciones realizadas por los tres genes de mamíferos, están representadas en moscas por un solo gen, aunque capaz de generar diez isoformas diferentes de RNA. Resultaba intrigante, sin embargo que la smutaciones wupA en moscas resultan en dos tipos de fenotipos: a) colapso de los músculos de vuelo originando l aposición anormal de alas levantadas, y b) letales embrionarios. El primer tipo es fácilmente relacionable con el conocido papel de la Troponina I en los músculos, pero el segundo tipo de fenotipos no, porque la letalidad se observa cuando los primordios musculares no existen aún. Esta intrigante observación nos motivó a preguntar: ¿Cuál podría ser la función temprana de la Troponina I?

Un trabajo reciente de nuestro laboratorio muestra funciones insospechadas de la Troponina I y la Tropomiosina en la división celular para mantener la integridad de los cromosomas y, al mismo tiempo, para localizar en la superficie celular proteínas que confieren polaridad a la célula. Esta función nuclear requiere la sumoilación de la Troponina I para facilitar su translocación al núcleo. A la vista de estas nuevas funciones, la Troponina I y su asociada Tropomiosina es posible que estén en el origen de varios tipos de cáncer. Por ahora, proponemos que el complejo Troponina-Tropomiosina regula un motor basado en actina que cumple múltiples funciones en la célula. Sahota et al., 2009

“Un código dentro de otro código: Nuevos componentes y nuevas funciones para los complejos de transcripción y cromatínicos”. El factor de transcripción TFIID es in complejo multiproteico que incluye la proteína que une motivos TATA, la TBP, y varios factores asociados, TAF_II. Hasta ahora, los estudios sobre los componentes de este y otros complejos de transcripción se han basado en métodos de purificación bioquímica. Utilizando una aproximación genética, nosotros identificamos un nuevo componente de TFIID, dTAF_II8A, codificado en el gen prodos (pds) (Hernández and Ferrús 2001). En ensayos de doble-híbrido en levadura utilizando dTAF_II8A como cebo, clonamos otro TAFII de Drosophila, dTAF_II16, como una diana específica de dTAFI_II8A. Éste se relaciona estrechamente con le factor humano hTAF_II30 y con otro de Drosophila recientemente descubierto, dTAF_II24. Sin embargo, dTAF_II8A y dTAFI_II24 no interactúan entre sí, lo que establece una diferencia funcional entre estos dTAFs. Finalmente, mostramos que la función de dTAF_II8A se requiere para la viabilidad celular. Hay que destacar que TAF_II8A es particularmente abundante en las células madres embrionarias de ratón.

Para que funcionen los complejos de transcripción, otros complejos necesitan modificar previamente la estructura de la cromatina. Los complejos de remodelación de la cromatina comparten varios componentes con los complejos de transcripción, de tal forma que la dinámica del proceso completo puede comprenderse mejor como una transformación gradual de los complejos de remodelación de cromatina en complejos de transcripción. Hemos estudiado uno de esos componentes, ADA3 y los fenotipos asociados a sus mutantes. ADA3 es una subunidad de los complejos que acetilan histonas mediante la acetiltransferasa GCN5. En moscas, ADA3 es un componente mayoritario en la oogénesis y es requerido también para la viabilidad celular. dADA3 se localiza en los cromosomas y está muy reducido en mutantes dGcn5 y dAda2a pero no en dAda2b. En mutantes dAda3, la acetilación de la histona H3 K9 and K14, pero no K18, y en la histona H4 K12, pero no K5, K8 y K16, está muy reducida. Del mismo modo, la fosforilación en H3 S10 está reducida en mutantes de dAda3 y dGcn5.

Concluimos que dADA3 juega un papel importante en los complejos HAT que acetilan a las histonas H3 y H4 en residuos específicos. A su vez, esto ocasiona defectos estructurales en la cromatina en sitios específicos y en la transcripción de genes diana (Grau et al., 2008). Sorprendentemente, no observamos defectos en la acetilación de H4 K5 en los mutantes de dAda3, mientras que sí ocurre en los de dAda2a y dGcn5. Por lo que parece, el llamado código de histonas para la modificación de residuos específicos de K en las histonas, se basa en un código ADA que determina qué complejo HAT acetilará qué residuo K en qué histona.

“Tirando del hilo de Ariadne”. En nuestro grupo identificamos el gen Ariadne de Drosophila dándole su nombre en función de l aproyección anormal de los axones mutantes (Aguilera et al., 2000). La proteína se ha convertido en miembro fundador de una nueva y conservada familia de ligasas de ubiquitina que incluye la Parkina causante de ciertos tipos de enfermedad de Parkinson (Marin and Ferrus 2002; Marin et al., 2004). Las ubiquitina-ligasas tipo E3 se unen a sustratos específicos conjugando la ubiquitina mediante la formación de una unión de isopéptido. Este proceso es bien conocido por su papel en el etiquetado de proteínas para su degradación en el proteasoma. Sin embargo, dependiendo del tipo de unión de la cadena de ubiquitina, la poliubiquitinación de proteínas puede activar quinasas o aportar un andamiaje para la nucleación de otros procesos de señalización. La ligasas de ubiquitina se están revelando como importantes reguladores de la señalización. Los mutantes en Ariadne 1a tiene defectos en la metamorfosis. Los estudios en curso han identificado el socio que conjuga la ubiquitina, UbcD10, y se encaminan ahora a identificar el sustrato diana de esta actividad enzimática que pueda establecer la conexión con la vía de señalización en la metamorfosis.