Objetivos

Nuestro grupo de investigación estudia procesos biológicos relevantes a la función celular empleando y desarrollando diversas técnicas avanzadas de microscopía de fluorescencia.

En contraste a los ensayos tradicionales en los cuales se obtiene información promedio de un número muy grande de biomoléculas en un contexto artificial, las técnicas utilizadas en nuestro laboratorio permiten visualizar en tiempo real la función de biomoléculas en células vivas constituyendo un gran avance en el área de las Ciencias Biológicas.

Líneas de investigación:

1. Separación de fases en el núcleo celular y factores de transcripción

En los más diversos tipos celulares se han observado una variedad de subcompartimentos con propiedades y funciones específicas pero que no se encuentran separados del entorno por membranas biológicas como sí lo están la mayoría de las organelas citoplasmáticas.

En los últimos años, se han acumulado evidencias sugiriendo que estos subcompartimentos se formarían por un proceso de separación de fases líquido-líquido. Esto constituye un importante y revolucionario cambio del paradigma relacionado con la organización intracelular.

En este contexto, la compartimentación podría, entre otras funciones, favorecer ciertas reacciones bioquímicas al aumentar localmente las concentraciones de los reactivos, cambiar las velocidades de reacción de procesos celulares por las distintas propiedades de las fases y funcionar como centros de almacenamiento para facilitar o desfavorecer ciertas reacciones.

La hipótesis subyacente a nuestra línea de investigación -sustentada por trabajos provenientes del campo de la biofísica y nuestros resultados previos- es que la distribución de los factores de transcripción entre distintos compartimientos nucleares modula indirectamente la interacción de estas biomoléculas con sus sitios blanco en el DNA y, por ende, la respuesta transcripcional.

Por este motivo, exploramos la distribución nuclear heterogénea de ciertos factores de transcripción y estudiamos su red de interacciones en el núcleo celular. En estos estudios, nos focalizamos en dos sistemas de interés biomédico:

a) Acción de factores de transcripción claves para el mantenimiento de las propiedades fundamentales de las células madre pluripotentes.

Las células madre pluripotentes poseen la capacidad de propagarse indefinidamente en cultivo y de diferenciarse a todos los tipos celulares del organismo, recapitulando las cualidades de una célula primitiva presente en un embrión. Esto determina que constituyan una importante promesa en el área de la medicina regenerativa.

b) Acción del receptor de glucocorticoides

Este receptor es un factor de transcripción que se activa por unión a ligandos, en particular, a glucocorticoides. Estos compuestos juegan un rol fisiológico relevante con efectos muy diversos. Por sus efectos antiinflamatorios son empleados como fármacos.

2. Organización del citoesqueleto y su función en la transmisión de señales mecánicas

La capacidad de una célula eucariota para resistir la deformación, transportar organelas y vesículas y cambiar de forma durante procesos tales como la migración celular dependen del citoesqueleto y proteínas reguladoras en constante remodelación. Las fuerzas físicas, tanto internas como externas pueden actuar a través del citoesqueleto para modificar localmente las propiedades mecánicas y el comportamiento celular. Por este motivo, es muy importante entender cómo las redes que conforman el citoesqueleto son capaces de generar, transmitir y responder a las señales mecánicas y de ese modo afectar la forma, función y destino celular.

3. Función de motores moleculares en el transporte intracelular

El transporte intracelular de moléculas pequeñas y partículas de mayor tamaño como las organelas es esencial para el funcionamiento apropiado de las células. Sin embargo, los principios que regulan dicho transporte no son totalmente conocidos.

Mientras que moléculas pequeñas pueden desplazarse en el citoplasma celular por difusión, las organelas y otras vesículas requieren de un sistema de transporte activo integrado por filamentos polimerizados (i.e., filamentos de actina y microtúbulos) y motores moleculares (i.e., miosina, kinesina y dineína). Estos últimos utilizan energía provista por hidrólisis de ATP para desplazarse en pasos discretos a lo largo de los filamentos. El interés en los motores ha crecido sustancialmente en los últimos años porque de ellos depende el transporte dirigido de compuestos tales como macromoléculas, membranas biológicas y cromosomas, necesario para la viabilidad celular.