Description

Activity related to the development and use of tools for large-scale visualization and dynamic and comparative analysis of biocatalysts and associated catalytic networks in complex biological systems”. There have been three main lines of research: (1) with a technological focus, identification of techniques that help to identify new enzymes with application in environmental protection and human health, as well as in fine chemistry, (2) with a chemical focus, the design of new bio-catalytic synthesis routes and the characterization of new bio-molecules; and (3) with a functional focus, the selection and characterization of microbial metabolisms, catalytic networks and enzymes that are not simply a variation of known sequences, but also of novel sequences, functionalities and structures.

Objetives

La identificación y distribución de rutas metabólicas en comunidades microbianas de diferente procedencia es esencial para acceder no solo al potencial biotecnológico de las mismas sino también para esclarecer la diversificación de mecanismos evolución y adaptación. Sin embargo hasta la fecha no se dispone de ninguna plataforma tecnológica que permita acceder, a gran escala, a dicha información. En el grupo de “Biotecnología de Sistemas” se pretende estudiar el metabolismo microbiano mediante aproximaciones de Microbiología de Sistemas, basados en datos de ultra-secuenciación, datos de expresión de proteínas, diseño de bases de datos específicas que generen datos bioquímicos y técnicas de modelo computacional, para analizar el comportamiento metabólico de comunidades microbianas de diferente procedencia. Además, se pretende al mismo tiempo avanzar en el análisis funcional y estructural de una amplia colección de nuevas enzimas de comunidades microbianas autóctonas de diferentes ecosistemas, sobre los mecanismos evolutivos que moldearon estas comunidades y las secuencias genómicas y las enzimas que éstas contienen y cómo se adaptaron a ambientes con condiciones muy diferentes de habitabilidad. El análisis se realiza en dos perspectivas diferentes: i) la comunidad microbiana y las redes catalíticas en su conjunto; ii) cada organismo o red catalítica particular como un sub-sistema. Para alcanzar los objetivos propuestos se establecen cinco sub-objetivos:

  • Objetivo 1. Establecer una colección de muestras ambientales para garantizar el acceso a una amplia biodiversidad
  • Objetivo 2. Generar datos que permitan establecer las principales huellas genómicas, peroteómicas, metabolómicas y bioquímcas en las muestras seleccionadas. Para ello se aplicarán aproximaciones  para el aislamiento, secuenciación y análisis de material genómico, aislamiento de metaproteomas y su análisis mediante técnicas de shotgun y aislmiento y análisis de metabolitos mediantes técnicas cromatográficas.
  • Objetivo 3. Establecer mapas (genómicos, proteómicos, metabolómicos y bioquímicos) con los que visualizar la ocurrencia, diversidad y abundancia de señales “–ómicas” representativas de cada muestra.
  • Objetivo 4. Reconstruir redes metabólicas mediante el empleo combinado de datos multi-omicos.
  • Objetivo 5. Realizar un análisis de rutas diferenciales que permitan definir la implicación de cada microorganismo particular y el conjunto de genes/proteínas que contiene en el metabolismo global de comunidad microbiana en su conjunto.
  • Objetivo 6. Establecer una amplia colección de nuevas enzimas de comunidades microbianas autóctonas de diferentes ecosistemas para garantizar el acceso a una amplia biodiversidad.
  • Objetivo 7. Generar datos que permitan establecer las principales huellas genómicas y bioquímicas de las enzimas seleccionadas.
  • Objetivo 8. Establecer mapas (de secuencias genómicas y de datos bioquímicos) con los que visualizar la ocurrencia, diversidad, abundancia y características de actividades enzimáticas de interés y su relación con las características ambientales de los ecosistemas.
  • Objetivo 9. Generar datos estructurales de las enzimas con mayor relevancia a nivel de actividad y secuencia para sugerir los factores estructurales responsables de las correspondientes características enzimáticas y realizar estudios de mutagénesis para determinar residuos implicados en la modulación de actividades enzimáticas de interés.

People

Ferrer Martínez, Manuel – Group leader

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