Cabimer - Tráfico de membranas y citoesqueleto en la dinámica celular
 





Tráfico de membranas y citoesqueleto en la dinámica celular

Inicio departamentos Señalización Celular Tráfico de membranas y citoesqueleto en la dinámica celular

 
Jefe de grupo:
Investigadores Postdoctorales:
Técnicos responsables de laboratorio:

 

 

 

 

 
En los últimos años nuestro grupo se ha interesado por los mecanismos moleculares que regulan la asociación entre el aparato de Golgi y el centrosoma en células de mamífero. La asociación aparato de Golgi/centrosoma juega un papel esencial en diversos procesos celulares de gran importancia fisiológica tales como la polaridad, la migración y la división celular. A este respecto, la visión más ampliamente aceptada es que el centrosoma es el único centro organizador de microtubulos (MTs) en células no polarizadas que proliferan y se desplazan. En este tipo de células, los MTs se organizan siguiendo un patrón radial caracterísitico con los extremos menos anclados al centrosoma en el centro de la célula y los extremos más creciendo hacia la periferia celular. Durante la interfase el aparato de Golgi, cuya integridad depende de la red de MTs, se organiza en torno al centrosoma colocalizando con los extremos menos de los MTs. En mitosis, la dinámica de los MTs cambia, la asociación se rompe, el aparato de Golgi se fragmenta y los elementos se distribuyen entre las células hijas.

Varias contribuciones relevantes en los últimos años están modificando esta visión. En primer lugar, el aparato de Golgi posee una maquinaria molecular propia capaz de nuclear y de regular una subpoblación de MTs, probablemente implicada en su propia dinámica, pero que también participa en funciones generales de la célula. Tal maquinaria incluye i) la proteína AKAP450, que nosotros hemos identificado como responsable de la nucleación de MTs que se produce en la cara cis del aparato de Golgi (Rivero et al., 2009), ii) las proteínas CLASPs, que estabilizan el extremo más de los MTs permitiendo así su elongación; iii) la proteína CAP350, una proteína centrosómica que participa en la estabilización selectiva de los MTs asociados al aparato de Golgi y, iv) la proteína GMAP210, que participa en la fusión de los elementos del aparato de Golgi para formar un único orgánulo y asegura su posición pericentrosomal.

En segundo lugar, la morfología del aparato de Golgi y la posición del complejo aparato de Golgi/CTR depende de otros factores tales como la adhesión celular. Así, cuando las células crecen en sustrato infinito, el aparato de Golgi se extiende a distancias considerables del CTR mientras que en condiciones de adhesión restringidas, esto es, cuando se las hace crecer sobre micropatterns de fibronectina/colágeno, una condición experimental que imita la situación de las células en los tejidos, el aparato de Golgi se dispone como un anillo cuyo centro es el CTR. Esto sugiere que existe un diálogo entre el centro y la periferia de la célula que regula la estructura y probablemente la función del aparato de Golgi.


En tercer lugar, la conexión entre el aparato de Golgi y el centrosoma se rompe y se reforma en cada ciclo celular por mecanismos que permanecen en su mayor parte desconocidos. Nuestro objetivo es contribuir a desvelar los mecanismos moleculares que controlan la relación del aparato de Golgi y el centrosoma, entre sí y con la periferia de la célula, caracterizando nuevos complejos moleculares que participan en diversos procesos con especial atención a la adhesión/migración y a la división celular.


La interfaz entre el aparato de Golgi y el centrosoma probablemente implique mecanismos bioquimicos y estructurales dependientes o no de microtúbulos. El número de proteínas descritas que participan en esta interacción aumenta continuamente. En general, se trata de de proteínas de gran tamaño con largos dominios plegados en estructura coiled-coil, que interaccionan entre sí o con otros tipos de proteínas reguladoras. Nuestra hipótesis es que el establecimiento de interacciones entre proteínas localizadas en el material pericentriolar, en el aparato de Golgi o en ambos permitirá la construcción de una red sobre la que el aparato de Golgi se organiza. La integridad de dicha red depenerá no sólo de la actividad del citoesqueleto sino del tráfico de membranas. AKAP450 (Rivero et al., EMBO J, 2009), GMAP210 (Rios et al., Cell, 2004 ) y CAP350 (Andersen et al., 2003) son algunos ejemplos de tales proteínas.

Estamos usando cell micropatterning, anticuerpos recombinantes y live imaging para investigar el papel de AKAP450, GMAP210 y CAP350 en el tráfico polarizado de membrana, en la rotura de la conexión Golgi/centrosoma al inicio de la mitosis y en la dinámica del citoesqueleto de actina. Además, estamos caracterizando varios complejos moleculares que implican a estas proteínas y que hemos identificado en rastreos de doble híbrido.

Finalmente, la fragmentación del AG se ha observado en varias enfermedades neurodegenerativas incluyendo la esclerosis lateral amiotrófica, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson; sin embargo, los mecanismos y la importancia que involucra la fragmentación del AG en enfermedades neurodegenerativas son todavía poco conocidos. El objetivo de este nuevo tema de estudio es determinar la relación entre la fragmentación del AG y la agregación de la a-sinucleina para determinar si la fragmentación del AG es un paso determinante en el proceso neurodegenerativo.

Financiación

Investigación

Ministerio de Innovación, Ciencia y Tecnología
Junta de Andalucía (Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa)

Investigadores post-doctorales y estudiantes predoctorales

Ministerio de Innovación, Ciencia y Tecnología
Junta de Andalucía (Consejería de Educación, Ciencia y Empresa)
Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Union Europea (FEDER)

Publicaciones más relevantes

Bogdanović O, Delfino-Machín M, Nicolás-Pérez M, Gavilán MP, Gago-Rodrigues I, Fernández-Miñán A, Lillo C, Ríos RM, Wittbrodt J, Martínez-Morales JR. 2012. Numb/Numbl-opo antagonism controls retinal epithelium morphogenesis by regulating integrin endocytosis. Dev Cell. Oct 16;23(4):782-95.

Gavilán MP, Pintado C, Gavilán E, García-Cuervo LM, Castaño A, Ríos RM, Ruano D. 2012. Age-related differences in the dynamics of hippocampal proteasome recovery. J Neurochem Nov;123(4):635-44.

Pintado C, Gavilán MP, Gavilán E, García-Cuervo L, Gutiérrez A, Vitorica J, Castaño A, Ríos RM, Ruano D. 2012. Lipopolysaccharide-induced neuroinflammation leads to the accumulation of ubiquitinated proteins and increases susceptibility to neurodegeneration induced by proteasome inhibition in rat hippocampus. J Neuroinflammation. 2012 May 4;9(1):87.

Hurtado L, Caballero C, Gavilan MP, Cardenas J, Bornens M, Rios RM. Disconnecting the Golgi ribbon from the centrosome prevents directional cell migration and ciliogenesis. J Cell Biol. 2011 May 30;193(5):917-33. Epub 2011 May 23.

Kierszenbaum AL, Rivkin E, Tres LL, Yoder BK, Haycraft CJ, Bornens M, Rios RM. GMAP210 and IFT88 are present in the spermatid golgi apparatus and participate in the development of the acrosome-acroplaxome complex, head-tail coupling apparatus and tail. Dev Dyn. 2011 Mar;240(3):723-36. doi: 10.1002/dvdy.22563. Epub 2011 Feb 10.

Chakarova CF, Khanna H, Shah AZ, Patil SB, Sedmak T, Murga-Zamalloa CA, Papaioannou MG, Nagel-Wolfrum K, Lopez I, Munro P, Cheetham M, Koenekoop RK, Rios RM, Matter K, Wolfrum U, Swaroop A, Bhattacharya SS. TOPORS, implicated in retinal degeneration, is a cilia-centrosomal protein. Hum Mol Genet. 2011 Mar 1;20(5):975-87. Epub 2010 Dec 15.

Gavilán MP, Pintado C, Gavilán E, Jiménez S, Ríos RM, Vitorica J, Castaño A, Ruano D. Dysfunction of the unfolded protein response increases neurodegeneration in aged rat hippocampus following proteasome inhibition. Aging Cell. 2009 Dec;8(6):654-65. Epub 2009 Sep 11.

Rivero S, Cardenas J, Bornens M, Rios RM. Microtubule nucleation at the cis-side of the Golgi apparatus requires AKAP450 and GM130. EMBO J. 2009, 28(8):1016-28. Comment in: A. Kodani and C. Sutterlin. EMBO J. 2009, 28:995-996

Nozawa, K., Ikeda, K., Satoh, M., Reeves, W.H., Stewart, C., Li, Y.C., Yen, T.J., Rios, R.M., Takamori, K., Ogawa, H., Sekigawa, I., Takasaki, Y., and Chan, E.K.L. Autoantibody to nuclear antigen NA14 is an independent marker primarily for Sjogren’s syndrome. Frontiers Biosci. 2009, 14, 3733-3739.

G. Egea and Rios R.M. The role of the cytoskeleton in the structure and function of the Golgi apparatus. In The Golgi apparatus. State of the art 110 years after Camilo Golgi’s discovery. Editors: A. Mironov, M. Pavelka, and A. Luini. Springer-Verlag, 2008, 270-299

Rios R.M., Sanchís A, Tassin AM, Fedriani C and Bornens M. GMAP-210 recruits gamma-tubulin complexes to cis-Golgi membranes and is required for Golgi ribbon formation. Cell, 2004, 118(3):323-333
Comment in: A.D. Linstedt. Cell, 2004, 118(3):271-272

Rios RM and Bornens M. The Golgi Apparatus at the cell center. Curr. Opin. Cell Biol. 2003, 15(1), 60-66

Pfannenschmid, F., Wimmer V.C., Rios R.M., Geimer S., Kröckel U., Leiherer A., Haller K., Nìmcová, Y., and Mages, W. Chlamydomonas DIP13 and human NA14: a new class of proteins associated with microtubule structures is involved in cell division. J. Cell Sci. 2003, 116:1449-1462

Pernet-Gallay K, Antony C, Johannes L, Bornens M, Goud B, Rios R.M. The Overexpression of GMAP-210 Blocks Anterograde and Retrograde Transport Between the ER and the Golgi Apparatus. Traffic 3, 822-832, 2002

Infante, C., Ramos-Morales, F., Fedriani, C., Bornens, M. and R.M. Rios. GMAP-210, a cis-Golgi network-associated protein, is a minus end microtubule-binding protein J. Cell Biol. 145, 83-98, 1999

Ramos-Morales, F., C. Infante, C. Fedriani, M. Bornens and R.M. Rios. NA14 is a novel autoantigen with a coiled-coil domain. J. Biol. Chem. 273, 1634-1639, 1999




Funded by: