Biologia Molecular de Llevats

Les respostes de pH alcalí estan àmpliament regulades per mecanismes de fosforilació que afecten profundament la transcripció. Combinant tècniques genètiques amb bioquímica clàssica i molecular, hem caracteritzat prèviament a S. cerevisiae el paper de diverses proteïnes fosfatases, com la calcineurina, PP1, Ppz1 o membres de la família PP2C en aquests processos. El nostre grup ha estat clau en la comprensió de la complexa xarxa de senyalització en la que es fonamenta la potent remodelació transcripcional induïda pel pH alcalí, que implica proteïnes cinases (com PKA, Snf1/AMPK, Slt2 o Pho85), proteïnes fosfatases (com calcineurina) i multitud de factors de transcripció.

Els nivells de proteïnes no sempre es corresponen amb els nivell dels mRNA que les codifiquen, indicant l’existència de control traduccional. La importància d’aquesta regulació augmenta en determinades condicions, com l'estrès cel·lular, que requereixen canvis immediats en els nivells de proteïnes. Mitjançant tècniques de ribosome footprinting sequencing i proteòmica, estudiem l’efecte del pH alcalí en la regulació de la traducció i desenvolupem estratègies d'optimització de la traducció per augmentar la producció de proteïnes.

Actualment, moltes proteïnes d'interès industrial o biomèdic es produeixen en llevats mitjançant el procés d'expressió heteròloga. Estem desenvolupant noves plataformes per a l'expressió heteròloga de proteïnes en S. cerevisiae i en K. phaffii, basades en elements transcripcionals activats per una alcalinització moderada. Aquestes plataformes poden millorar processos productius emprats en l’actualitat.

Design of new synthetic systems for the expression of recombinant proteins induced by alkaline pH in yeast. Proyectos de I+D+i - RTI Tipo B (Ref. PID2020-113319RB-I00). Execució: 1/9/2021-31/12/2024.

Novel methanol free, ph inducible alternatives to produce industrially relevant recombinant proteins in the yeast pichia pastoris. PRODUCTE (Ref. 2023 PROD 00006). AGAUR, Generalitat de Catalunya. Execució: 1/2/2024 - 31/07/2025.

Synthetic promoters for the expression of recombinant proteins induced by alkaline stress in S. cerevisiae and P. pastoris: design, construction, and testing. PROYECTOS DE GENERACIÓN DE CONOCIMIENTO 2023 (Ref. PID2023-150535OB-I00). Ministerio de Cience e Innovación. Execució: 1/9/2024-31/8/2027.

Calafí C; López-Malo M; Velázquez D; Zhang C; Fernández-Fernández J; Rodríguez-Galán O; de la Cruz J; Ariño J & Casamayor A (2020) Overexpression of budding yeast protein phosphatase Ppz1 impairs translation. Biochim. Biophys. Acta - Mol. Cell Res., 1867, 118727. doi:10.1016/j.bbamcr.2020.118727.

Velázquez, D.; Albacar, M.; Zhang, C.; Calafí, C.; López-Malo, M.; Torres-Torronteras, J.; Martí, R.; Kovalchuk, S.I.; Pinson, B.; Jensen, O.N.; Daignan-Fornier, B.; Casamayor, A.; Ariño, J. (2020) Yeast Ppz1 protein phosphatase toxicity involves the alteration of multiple cellular targets. Sci. Rep., 10, 15613 (1-21).

Calafí, C.; López-Malo, M.; Albacar, M.; Casamayor, A.; Ariño, J. (2020) The N-terminal region of yeast protein phosphatase Ppz1 is a determinant for its toxicity. International Journal of Molecular Sciences. 21, 7733 (1-16). doi:10.3390/ijms21207733

Casamayor, A. & Ariño, J. (2020) Controlling Ser/Thr protein phosphatase PP1 activity and function through interaction with regulatory subunits, in Enzymes – Mechanisms, Dynamics and Inhibition. vol. 122, pp.  231-288 T. Karabencheva-Christova & C.Z. Christov, Eds. Elsevier.  doi: 10.1016/bs.apcsb.2020.06.004.

Albacar, M.; Sacka, L.; Calafí, C.; Velázquez, D.; Casamayor, A.; Ariño, J. ; Zimmermannova, O. (2021) The toxic effects of Ppz1 overexpression involve Nha1-mediated deregulation of K⁺ and H⁺ homeostasis. Journal of Fungi, 7, 1010. https://doi.org/10.3390/jof7121010

Casamayor, A.; Velázquez, D.; Santolaria , C.  Albacar, M.; Rasmussen, M.I.; Højrup, P.; Ariño, J. (2022) Comparative analysis of type 1 and type Z protein phosphatases reveals D615 as a key residue for Ppz1 regulation. International Journal of Molecular Sciences. 23(3):1327. https://doi.org/10.3390/ijms23031327.

Albacar, M.; Velázquez, D.; Casamayor, A. & Ariño, J. (2022) The toxic effects of yeast Ppz1 phosphatase are counteracted by subcellular relocalization mediated by its regulatory subunit Hal3. FEBS Letters. 596(12):1556-1566

Santolaria, C.; Velázquez, D.; Albacar, M.; Casamayor, A. & Ariño, J. (2022) Functional mapping of the N-terminal region of the yeast moonlighting protein Sis2/Hal3 reveals crucial residues for Ppz1 regulation. FEBS J. 289(23), 7500-7518.

Bravo-Alonso, I.; Morin, M.; Arribas-Carreira, L.; Álvarez, M.; Pedrón-Giner, C.; Soletto, L.; Santolaria, C.; Ramón-Maiques, S.; Ugarte, M.; Rodríguez-Pombo, P.; Ariño, J.; Moreno-Pelayo, M.A.; Pérez, B. (2023) Pathogenic variants of the coenzyme A biosynthesis-associated enzyme phosphopantothenoylcysteine decarboxylase (PPCDC) cause autosomal-recessive dilated cardiomyopathy. Journal of Inherited Metabolic Disease. 46(2):261-272. doi: 10.1002/jimd.12584

Albacar, M; Zekhnini, A.; Pérez-Valle, J.; Martínez, J.L., Casamayor, A.; Ariño, J. (2023) Transcriptomic profiling of the yeast Komagataella phaffii in response to environmental alkalinization. Microbial Cell Factories. 22(1):63. doi: 10.1186/s12934-023-02074-6.

Zekhnini, A.; Albacar, M.; Casamayor, A.; Ariño, J. The ENA1 Na+-ATPase Gene Is Regulated by the SPS Sensing Pathway and the Stp1/Stp2 Transcription Factors. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 5548. https://doi.org/10.3390/ijms24065548.

Albacar, M.; Casamayor, A.; Ariño, J. Harnessing alkaline-pH regulatable promoters for efficient methanol-free expression of enzymes of industrial interest in Komagataella phaffii. Microbial Cell Factories, 2024, 23. 99.