Mercedes Tamame

Regulación traduccional y biotecnología de levaduras

Nuestro grupo está interesado en los mecanismos moleculares que regulan la traducción en eucariotas y en la mejora genética de levaduras con fines biotecnológicos.

La regulación traduccional permite realizar cambios rápidos en la expresión del genoma transcrito para coordinar el crecimiento y diferenciación celulares con las condiciones fisiológicas y ambientales. La iniciación es la fase en la que actúan la mayoría de los mecanismos reguladores de la traducción eucariótica y la más relevante desde el punto de vista biológico y médico, ya que alteraciones de los mismos afectan al crecimiento y diferenciación celular en distintos organismos y son causa de enfermedades humanas.

Nuestra investigación se centra en desvelar nuevos factores y mecanismos reguladores de la iniciación en eucariotas. Para ello, empleamos como modelo y herramienta molecular el mRNA-GCN4 de Saccharomyces cerevisiae, un paradigma de regulación traduccional de un factor de transcripción en respuesta a la carencia de nutrientes. Gcn4 activa la transcripción de múltiples genes biosintéticos cuando las células carecen de algún aminoácido. La traducción del mRNA-GCN4 se regula en función de la disponibilidad de aminoácidos, a través de un mecanismo de reiniciación de la traducción extraordinariamente sensible a alteraciones en factores de iniciación, ribosomas y otros componentes de la maquinaria traduccional. Así, mutaciones espontáneas gcd que des-reprimen la síntesis de Gcn4 permitieron identificar las subunidades y funciones bioquímicas de numerosos factores de iniciación y desvelar importantes mecanismos reguladores de la traducción eucariótica.

En nuestro laboratorio se identificaron genética y funcionalmente varios factores Gcd cuyas funciones esenciales para la iniciación están conservadas evolutivamente. En los últimos años hemos desvelado las funciones de la proteína ribosómica L33e (Gcd17) en biogénesis de ribosomas e iniciación de la traducción (Martín Marcos et al,. 2007). Además, identificamos alteraciones genéticas de la GMP sintetasa Gua1 (Gcd18) que reducen drásticamente la síntesis de nucleótidos de guanina, provocan acumulación de complejos aberrantes de iniciación de la traducción e inhiben el procesamiento del pre-tRNAiMet (Iglesias-Gato et al., 2011).

Nuestra investigación actual pretende contribuir a entender el papel regulador del ribosoma eucariótico en la traducción. En concreto, investigamos mediante análisis mutacional, fenotípico y bioinformático las estructuras y funciones reguladoras de las proteínas ribosómicas L16 (Ohmayer et al., 2015) y L19, y cómo la existencia de poblaciones heterogéneas de ribosomas afecta a los patrones de expresión génica. La estructura atómica del ribosoma de S. cerevisiae predice interacciones entre esas proteínas y segmentos de expansión del rRNA, y puentes entre subunidades cuya relevancia funcional se desconoce.

También desarrollamos actualmente aplicaciones de nuestra investigación, en el marco de proyectos cofinanciados con fondos públicos y privados ó convenios con empresas. Uno de nuestros objetivos es incrementar la variabilidad genética de las levaduras de panadería por procedimientos no recombinantes; y otro, modificar cepas etanologénicas de levadura para producir compuestos de alto valor económico de interés para biofuels.

  1. La disponibilidad y funcionalidad de subunidades 60S regula la iniciación y reiniciación de la traducción en la secuencia líder del mRNA-GCN4. Investigamos las estructuras y funciones de L16 y  L19 usando este sistema.
  2. Mutaciones semidominantes gcd identifican nuevos represores traduccionales de Gcn4, mejoran la capacidad fermentativa de levaduras de panadería (elevación de masa panaria) y des-reprimen constitutivamente la biosíntesis de aminoácidos (HPLC).
  3. Aislamiento de levaduras salvajes de masas madres de panadería. Se pretende  obtener híbridos naturales capaces de fermentar harinas de nuevas líneas de Tritordeum (fotografía de productos panarios de este cereal, Dra Pilar Barceló).
Group members
Mercedes Tamame González Scientist (CSIC)
Rosa Ana Chiva Tomás Postdoctoral
María Pilar Martín Marcos Postdoctoral
Nora Laseca García PhD Student
Nieves Olivares García Technician
Recent publications
Ohmayer U, Gil-Hernández A, Sauert M, Martín-Marcos P, Tamame M, Tschochner H, Griesenbeck J and Milkereit P (2015)
Studies on the Coordination of Ribosomal Protein Assembly Events Involved in Processing and Stabilization of Yeast Early Large Ribosomal Subunit Precursors.
PLoS One Dec 7;10(12).
Chiva RA, Jiménez-López A, Espinosa M, Santos M A and Tamame M. (2014)
Nuevas levaduras para nuevos panes
ALIMENTARIA 456: 38-46.
Iglesias-Gato D, Martín-Marcos P, Santos MA, Hinnebusch AG, Alan G and Tamame M  (2011)
Guanine nucleotide pool imbalance impairs multiple steps of protein synthesis and disrupts GCN4 translational control in Saccharomyces cerevisiae
Genetics 187: 105-122
Martín-Marcos P, Hinnebusch AG and Tamame M (2007)
Ribosomal protein L33 is required for ribosome biogenesis, subunit joining and repression of GCN4 translation
Mol. Cell. Biol. 27: 5968-5985
Research grants
MINECO: INNPACTO IPT-2012-1321-0600000
MINECO: RTC-2015-4391-2
EMPRESA ABENGOA 2013-2015
Plan de Transferencia de Conocimiento Universidad – Empresa (TCUE 2015-2018): Lanzadera _TCUE 15-17_ F2_002;Consorcios _TCUE 15-17_ F2_ 004
Links of interest
Estructura del ribosoma eucariótico

Regulación traduccional de la expresión génica

Colaboraciones con empresas