Jueves, 22 de Febrero de 2018

 

Virología y microbiología

                      Ingeniería de virus y Nanobiotecnología

 

Mauricio GarciaMateuGrupo 


 


Mauricio García Mateu

Bcompogrupo

Blistado

 

Resumen de Investigación:

Objetivos científicos principales: Utilizamos técnicas de ingeniería de proteínas y análisis bioquímicos, biofísicos y virológicos para el estudio del ensamblaje, estabilidad y dinámica conformacionales y propiedades físicas de virus, y sus implicaciones biológicas (Mateu (ed.) (2013) Structure and Physics of Viruses, Springer 2013). Además nos basamos en los resultados de estos estudios para el diseño y análisis de partículas víricas genética y/o estructuralmente modificadas con vistas a aplicaciones en biomedicina y bionanotecnología (Mateu (2016). En Protein-based Engineered Nanostructures, Springer 2016, pp.83-120).

Relevancia científica e implicaciones tecnológicas: Conocimiento en profundidad de procesos clave para la infección vírica, incluyendo morfogénesis, reordenamientos estructurales de partículas víricas y desencapsidación; aplicación de este conocimiento al diseño de vacunas, fármacos antivirales, biomateriales y nanopartículas modificadas para usos biomédicos o nanotecnológicos.

Algunos resultados más recientes: i) El uso combinado de microscopía de fuerzas atómicas (AFM) y microscopía electrónica nos ha permitido determinar experimentalmente en detalle, por primera vez, la ruta reversible e intermediarios de ensamblaje y desensamblaje de un virus esférico estructuralmente sencillo (Fig.1). ii) Mediante análisis mutacional y determinación de las propiedades mecánicas de virus usando AFM, hemos descubierto una relación entre cambios genéticos en la rigidez mecánica de una partícula vírica y cambios en su propensión a experimentar cambios conformacionales importantes para el proceso de infección (Fig.2). iii) Hemos caracterizado la arquitectura, dinámica y propiedades mecánicas de una nanorecubrimiento bidimensional formado por el autoensamblaje de la proteína de la cápsida del virus del SIDA sobre una matriz sólida. Estos y otros estudios del grupo tienen implicaciones para una mejor comprensión de procesos esenciales para la infección por virus, el diseño de nuevos antivirales que interfieran con estos procesos y el desarrollo de nanopartículas y biomateriales bidimensionales de propiedades mecánicas mejoradas para aplicaciones como liberación dirigida de fármacos o regeneración de tejidos.

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Intermediarios durante la ruta de ensamblaje-desensamblaje reversible de la cápsida del virus diminuto del ratón. El ensamblaje procede mediante la formación de un núcleo y la adición gradual de bloques de construcción formados por trímeros de la proteína de la cápsida.

 

  

Relación entre un aumento de la rigidez mecánica del virus diminuto del ratón mediado por interacciones cápsida-ácido nucleico, y un aumento en su resistencia a perder infectividad a través de un cambio conformacional inducido por calor. Este virus parece haber desarrollado durante su evolución sitios de interacción entre la pared interna de la cápsida y su genoma, lo que aumenta su rigidez y, en consecuencia, su resistencia a ser térmicamente inactivado en el medio extracelular.


 


Publicaciones seleccionadas (últimos 10 años):

  • Mateo, R., Luna, E., Rincón, V. and Mateu, M.G. (2008). Engineering viable foot-and-mouth disease virus of increased stability as a step in the development of improved vaccines. J.Virol. 82, 12232-12240.
  • Carrasco, C., Castellanos, M., de Pablo, P.J. and Mateu, M.G. (2008). Manipulation of the mechanical properties of a virus by protein engineering. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 4150-4155.
  • Bocanegra, R., Domenech, R., Nevot, M., Rodriguez-Huete, A., López, I., Fuertes, M.A., Cavasotto, C., Martínez, M.A., Neira, J.L. and Mateu, M.G. (2011). Rationally designed interfacial peptides are efficient in vitro inhibitors of HIV-1 capsid assembly with antiviral activity. PLoS ONE. 6, e23877.
  • Castellanos, M., Pérez, R., Carrasco, C., Hernando-Pérez, M., Gómez-Herrero, J., de Pablo, P.J. and Mateu, M.G. (2012). A balance between stiffness and elasticity provides a mechanical foundation for the infectivity of a virus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 12028-12033.
  • Mateu, M.G. (ed.) (2013). Structure and Physics of Viruses. Springer, Dordrecht, The Netherlands.
  • Rincón, V., Rodriguez-Huete, A., López-Argüello, S., Ibarra-Molero, B., Sánchez-Ruiz, J.M., Harmsen, M.M. and Mateu, M.G. (2014). Identification of the structural basis of thermal lability of a virus provides a rationale for improved vaccines. Structure 22, 1560-1570.
  • Castellanos, M., Carrillo, P.J.P. and Mateu, M.G. (2015). Quantitatively probing propensity for structural transitions in engineered virus nanoparticles by single molecule mechanical analysis. Nanoscale 7, 5654-5664.
  • Valbuena, A. and Mateu, M.G. (2015). Quantification and modification of the equlibrium dynamics and mechanics of a virus capsid lattice self-assembled as a protein nanocoating. Nanoscale 7, 14953-14964.
  • Medrano, M., Fuertes, M.A., Valbuena, A., Carrillo, P.J.P., Rodríguez-Huete, A. and Mateu, M.G. (2016). Imaging and quantitation of a succession of transient intermediates reveal the self-assembly pathway of a simle icosahedral virus capsid. J. Am. Chem. Soc. 138, 15385-15396.
  • Carrillo, P.J.P., Medrano, M., Valbuena, A., Rodríguez-Huete, A., Castellanos, M., Pérez, R. and Mateu, M.G. (2017). Amino acid side chains buried along intersubunit interfaces in a viral capsid preserve low mechanical stiffness associated with virus infectivity. ACS Nano 11, 2194-2208.
  • Valbuena, A., Rodríguez-Huete, A. and Mateu, M.G. (2018). Mechanical stiffening of human rhinovirus by cavity-fiilling antiviral drugs. Nanoscale 10, 1440-1452.

Ultimas Tesis Doctorales:

Milagros Castellanos Molina (2011). Análisis mutacional de propiedades estructurales y mecánicas del virus diminuto del ratón, y de sus implicaciones biológicas. Universidad Autónoma de Madrid. Director: Mauricio G. Mateu.

Rebeca Bocanegra Rojo (2011). Ensamblaje in vitro de la cápsida del virus de la inmunodeficiencia humana, y su inhibición por péptidos diseñados racionalmente. Universidad Autónoma de Madrid. Director: Mauricio G. Mateu.

Verónica Rincón Forero (2012). Relaciones estructura-función en la cápsida del virus de la fiebre aftosa: algunas implicaciones para el desarrollo de vacunas y antivirales. Universidad Autónoma de Madrid. Director: Mauricio G. Mateu.

Pablo Pérez Carrillo (2015). Papel de Interfases y residuos interfásicos en la elasticidad mecánica y dinámica conformacional de partículas del virus diminuto del ratón. Universidad Autónoma de Madrid. Director: Mauricio G. Mateu.

María Medrano García (2018). Fundamentos moleculares del ensamblaje y las propiedades mecánicas de partículas víricas con aplicaciones biotecnológicas y nanotecnológicas. Universidad Autónoma de Madrid. Director: Mauricio G. Mateu. (prevista lectura Abril 2018)