Explorant i aplicant la biologia molecular: des de l'enginyeria genètica fins a les nanomàquines

Com podem produir la proteïna d’una medusa o d’un humà en un bacteri? Ens podria salvar la vida un virus? Què són les nanomàquines i com les podem dissenyar mitjançant enginyeria genètica? Aquestes són algunes de les preguntes que podràs resoldre en aquest projecte realitzant experiments de biologia molecular, biotecnologia, bioquímica i biomedicina, juntament amb el tractament bioinformàtic de seqüències d’ADN i proteïnes. A més, tindràs l’oportunitat de dissenyar una proteïna o una nanomàquina amb una finalitat ben original i imprimir-la en 3D!

Projecte liderat per investigadors del John Innes Centre (Regne Unit), el Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) i la Universitat de Copenhaguen (Dinamarca). 

El John Innes Centre (JIC) és un centre de recerca d'excel·lència independent i internacional que es dedica a una àmplia gamma de disciplines en ciències biològiques i químiques, que inclouen microbiologia, biologia cel·lular, bioquímica, química, genètica, biologia molecular, biologia computacional i matemàtica. És un centre que rep financiació del prestigiós UK Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) per quatre dels Institute Strategic Programs (ISPs), els quals atenen als objectius del BBSRC en seguretat alimentària, salut humana i biotecnologia industrial. El Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) és un centre capdavanter en la recerca de les bases moleculars de caràcters genètics d'interès en plantes i animals de granja i en les aplicacions de les aproximacions moleculars per al desenvolupament d'espècies importants per a l'agricultura i per a la producció d'aliments. La recerca al CRAG s'estén des de la ciència bàsica fins als estudis aplicats en estreta col·laboració amb la indústria. La Universitat de Copenhaguen és una de les institucions d'investigació i educació de prestigi internacional més grans dels països nòrdics. És membre de la International Alliance of Research Universities (IARU), juntament amb altres universitats prestigioses de tot el món, i ofereix una gran diversitat acadèmica i de recerca per tal de fer front als reptes actuals de la societat, com ara la salut i el medi ambient. 

www.jic.ac.ukwww.ku.dkwww.cragenomica.es

 

La recerca bàsica ha sigut i encara és molt important a l’hora d’estudiar què són els gens, l’ADN, l’ARN i les proteïnes, juntament amb els processos que els relacionen (replicació, transcripció i traducció). També ha sigut vital per entendre quines són les característiques de bacteris, fongs, virus, animals i plantes. Amb aquests coneixements del que passa a la natura, científics d’arreu del món duen a terme recerca aplicada on dissenyen processos o molècules amb funcions noves o millorades. Com a prova d’això, el Premi Nobel de Química de l'any 2018 es va entregar a científics que han treballat en la creació de noves proteïnes a partir de principis evolutius.

En aquest projecte, explicarem conceptes i tècniques diverses i aconseguirem entendre la seva importància a partir de casos pràctics. Així doncs, el projecte començarà amb la transformació de bacteris per tal que produeixin, per exemple, una proteïna fluorescent de medusa anomenada Green Fluorescent Protein (GFP). Aquesta proteïna ha revolucionat el camp de la biomedicina, on és àmpliament utilitzada com a biosensor. Seguidament, purificarem la proteïna mitjançant tècniques cromatogràfiques. Processos d’expressió i purificació de proteïnes exògenes similars al nostre són àmpliament utilitzats en el camp de la biotecnologia i la biomedicina, amb exemples ben notoris com la producció d’insulina per a diabètics o la producció d’anticossos.

A més, aprendrem aplicacions ben diferents dels virus, des d’eliminar bacteris resistents a ser un tractament pel càncer. També treballarem amb tècniques punteres d’enginyeria genètica, analitzarem mostres d’ADN i estudiarem alguns dels microorganismes de les Planes de Son i les seves característiques. Per altra banda, introduirem diferents bases de dades de seqüències d’ADN i de proteïnes, i de visualització d’estructures. Explicarem per què és tan important conèixer l’estructura i les funcions de les proteïnes i com les podem utilitzar per tal de dissenyar nanomàquines. Encara més, tindrem l’oportunitat d’utilitzar una impressora 3D, la qual fareu servir per imprimir la proteïna que vosaltres escolliu o dissenyeu. Debatrem en grup l’impacte de les tècniques moleculars que treballem i aprendrem a buscar, interpretar, presentar i escriure articles científics!

 

EQUIP INVESTIGADOR

Roger Castells Graells

Va rebre la beca de Joves i Ciència l’any 2009. Actualment, està realitzant el doctorat en nanobiotecnologia al John Innes Centre (Norwich, Regne Unit). La seva recerca es basa en l’estudi i producció de nanopartícules i nanomàquines utilitzant plantes com a sistema d’expressió. També ha realitzat recerca científica al Centre de Recerca en Agrigenòmica (Barcelona, Espanya), a la Universitat de Zurich (Zurich, Suïssa) i a la Ludwig-Maximilian Universitat de Munich (Munich, Alemanya). Anteriorment va estudiar el Grau de Biotecnologia a la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i ha estat guardonat amb diversos reconeixements per la seva tasca de comunicació i divulgació científica.

Inmaculada Ferriol Safont

Doctora en Biotecnologia per la Universitat Politècnica de València (UPV, València). Actualment és investigadora postdoctoral al Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG, Cerdanyola del Vallès) amb un contracte “Severo-Ochoa”. La seva recerca té com a objectiu estudiar les malalties de les plantes, concretament els virus que infecten cucurbitàcies i les interaccions que tenen entre ells, i amb els seus vectors i hoste per tal de desenvolupar mesures de control efectives. Anteriorment ha treballat com a investigadora postdoctoral a la Universitat de Davis (UCD, Califòrnia) amb virus d’importància econòmica a cultius de tomàquet. Ha fet estades d'investigació a diferents laboratoris a Itàlia, França i Regne Unit. La recerca al seu doctorat es va realitzar a l’Institut Valencià d'Investigacions Agràries (IVIA, Montcada) estudiant els factors implicats en l’evolució de dos virus de plantes. Va realitzar el Màster en Biodiversitat i Conservació: especialitat evolució per la Universitat de València (UV, València) i és Llicenciada en Biologia a la mateixa universitat. Ha participat en activitats de divulgació científica, com el “YOMO” i el 12è Festival de la Ciència a Barcelona.

Laia Herrero Nogareda

Va rebre la beca de Joves i Ciència l’any 2009. Actualment col·labora amb el grup de Toxicologia Ambiental de la Universitat de Copenhaguen (UCPH, Dinamarca), on forma part del projecte europeu KNOWPEC (Knowledge for Pesticide Control). En aquesta universitat és on va estudiar el Màster Environmental Sciences (Chemistry, Toxicology and Health) amb la beca d’excel·lència de la Caixa per a estudis de post-grau. Anteriorment va estudiar el Grau de Biotecnologia a la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB, Bellaterra). Relacionat amb el projecte que s’està presentant, ha realitzat estades de pràctiques al Departament de Biologia Estructural de l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB, Barcelona) i al Departament de Nanobiotecnologia de la Universitat de Recursos Naturals i Ciències de la Vida (BOKU, Àustria). També ha treballat al grup de Toxicologia Ambiental de l’Institut de Diagnosi Ambiental i Estudis de l’Aigua (IDAEA, Barcelona).

 

ASSESSORAMENT CIENTÍFIC

Cristina Vives

Doctora en Biologia i Biotecnologia Vegetal per la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). Anteriorment va estudiar el màster en Millora Genètica Vegetal del Institut Agronòmic Mediterrani de Saragossa (IAMZ-CIHEAM, Saragossa) i la carrera de Biotecnologia per la Universitat de Vic (UVIC, Vic). La recerca del seu doctorat realitzat en el Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG, Barcelona) ha consistit en estudiar els impactes dels transposons en l’evolució dels genomes de plantes, utilitzant tant tècniques de biologia molecular com aproximacions bioinformàtiques. Recentment, ha realitzat un post-doctorat en l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB, Barcelona) per tal d’identificar i caracteritzar les proteïnes insulator i el seu paper en l’organització de la cromatina. Anteriorment, va realitzar estades de pràctiques en el Departament de Genètica Vegetal del Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA, Barcelona) i en l’Institut de Biocomplexitat de la Universitat de Virginia Tech (VIB, Estats Units d’Amèrica).