Programa Científico
Dinámica y función del genoma
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Replicación del DNA, división celular y cromatina

Crisanto Gutierrez
Queremos entender como la división celular y la replicación del genoma se integran con el desarrollo y la epigenética. Usamos Arabidopsis como modelo combinando abordajes a nivel celular, molecular, genético y genómico. Pretendemos obtener información para (1) expandir el conocimiento de estos procesos básicos a otros modelos, y (2) diseñar estrategias racionales que mejoren el crecimiento de plantas.

Investigación
La transición a la multicelularidad requiríó el desarrollo de nuevas estructuras y mecanismos para coordinar la división celular, la adquisición de identidades y la diferenciación en complejas redes regulatorias. Nuestro grupo está interesado en entender los mecanismos que controlan estos procesos y cómo la epigenética afecta a dicha coordinación.
Para ello, usamos la planta Arabidopsis thaliana que nos permite realizar abordajes moleculares, celulares, genéticos y genómicos. Además, el desarrollo en plantas, al contrario que en animales, es postembrionario y continuo durante toda la vida. Así, nuestra investigación está encaminada a responder cuestiones fundamentales sobre control de la proliferación celular, la homeostasis celular y la replicación del genoma de organismos multicelulares y su regulación a nivel de organismo.
Hemos desarrollado estrategias genómicas para estudiar las propiedades funcionales y los determinantes moleculares de los origenes de replicación del DNA (ORIs) en todos los tipos celulares de un organismo en crecimiento para determinar la influencia de las condiciones hormonales, las señales de desarrollo y el medio ambiente (Fig. 1). Hemos demostrado que la actividad de los ORIs es compatible con múltiples estados expresión génica en G1 y en G2, y la salida a diferenciación, y otro, relacionado con las modificaciones de la cromatina en respuesta a diversos tipos de estrés. Además, los ORIs están enriquecidos en agrupaciones de trinucleótidos GGN, que pueden originar estructuras G4. Nuestro abordaje experimental está abriendo nuevas posibilidades de estudio de la replicación durante el desarrollo mediante el uso de mutantes. Estamos combinando el estudio de los determinantes moleculares de los ORIs con análisis detallados de la dinámica de las proteínas de los pre-RC durante el desarrollo.
La proliferación celular es crucial para la organogénesis, que viene determinada por un estricto control de los patrones de expresión génica. Así, estudiamos la dinámica de la cromatina durante el ciclo celular con especial énfasis en dos aspectos: uno, la regulación del potencial porliferativo, muy relacionado con el control de la expresión génica en G1 y en G2, y la salida a diferenciación, y otro, relacionado con las modificaciones de la cromatina en respuesta a diversos tipos de estrés. El balance entre la histona canónica H3.1 y la variante H3.3 permite identificar una subpoblación celular que se encuentra desarrollando su último ciclo celular antes de entrar en diferenciación debido a que la mayor parte de la H3.1 deja de formar parte de la cromatina durante la última fase G2, que es más larga en esas células (Fig. 2).
Miembros del grupo

Crisanto Gutiérrez Armenta
Lab.: 308 Ext.: 4638
cgutierrez(at)cbm.csic.es

Bénédicte Desvoyes
Lab.: 308 Ext.: 4658
bdesvoyes(at)cbm.csic.es

María Sol Gómez Street
Lab.: 308 Ext.: 4658
sgomez(at)cbm.csic.es

Julia Emiliani
Lab.: 308 Ext.: 4658
jemiliani(at)cbm.csic.es

Elisa Alonso Pérez
Lab.: 308 Ext.: 4658
elisa.alonso(at)cbm.csic.es

Diego Gómez Martínez
Lab.: 308 Ext.: 4658
diego.gomez(at)cbm.csic.es

Iván del Olmo Montoro
Lab.: 308 Ext.: 4658
iolmo(at)cbm.csic.es

Nerea Murugarren Garrido
Lab.: 308 Ext.: 4638
nmurugarren(at)cbm.csic.es

Miguel Hernández Sánchez Rebato
Lab.: 308 Ext.: 4658
mhernandez(at)cbm.csic.es

Adrián Pastor Solano
Lab.: 308 Ext.: 4658
apastor(at)cbm.csic.es

Sara Díaz Triviño
Lab.: 308 Ext.: 4658
sara.diaz(at)cbm.csic.es
Publicaciones representativas

Distinct roles of Arabidopsis ORC1 proteins in DNA replication and heterochromatic H3K27me1 deposition
Zaida Vergara et al.

Roles of plant retinoblastoma protein: cell cycle and beyond
Bénédicte Desvoyes et al.

A comprehensive fluorescent sensor for spatiotemporal cell cycle analysis in Arabidopsis
Bénédicte Desvoyes et al.

Differences in firing efficiency, chromatin, and transcription underlie the developmental plasticity of the Arabidopsis DNA replication origins
Joana Sequeira-Mendes et al.