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Jefe de Línea / Group Leader: Magdalena Ugarte Bases moleculares de las enfermedades metabólicas hereditarias Molecular basis of inherited metabolic diseases E16 CBM 2005/2006 144 Personal Científico / Scientific Staff: Lourdes R. Desviat Belén Pérez Celia Pérez-Cerda Begoña Merinero Pilar Rodríguez-Pombo María José García Eva María Richard Pedro Ruiz Becarios Predoctorales / Predoctoral Fellows: Cristina Aguado Patricia Alcalde Sonia Clavero Ana Jorge Mª Ángeles Martínez Ana Rincón Ana Isabel Técnicos de Investigación / Technical Assistance: Margarita Castro María Jesús Ecay Isaac Ferrer Fernando García Fátima Leal Rosa Navarrete Ascensión Sánchez Paloma Sanz María Briones Rosario Carrillo Gema Palmeiro Isabel Reina Julia Gutiérrez Ana Ruiz Eva Saiz Julio Sánchez Regulación de la expresión génica Regulation of gene expression Resumen de investigación Durante este periodo se han estudiado 3.464 pacientes para diagnóstico bioquímico y/o genético de diferentes enfermedades metabólicas hereditarias (EMH), confirmándose un defecto genético en 291 casos. Se ha ampliado el número de EMH investigadas implementando nuevas tecnologías bioquímicas y genéticas para el estudio de los defectos congénitos de glicosilación y defectos de biosíntesis y transporte de creatina cerebral. Se ha completado el espectro mutacional de la enfermedad jarabe de arce y de acidemia metilmalónica aislada. Se han investigado la fisiopatología celular de diferentes EMH y los mecanismos moleculares de mutaciones identificadas en pacientes como base de nuevas aproximaciones terapéuticas individualizadas, dentro de lo que se conoce como medicina genómica. En fenilcetonuria (PKU), se ha continuado estudiando las bases moleculares de la respuesta in vivo a suplementación con el cofactor tetrahidrobiopterina (BH4), nueva estrategia terapéutica para pacientes PKU. Se ha utilizado un modelo celular de hepatoma para investigar el efecto de la BH4 en la expresión génica de la fenilalanina hidroxilasa (PAH). Los resultados demuestran que la BH4 no regula la transcripción del gen PAH y confirman un efecto estabilizador como chaperona química sobre las proteínas PAH mutantes con defectos estructurales. Otro objetivo ha sido la investigación del patrón transcripcional de mutaciones que afectan al procesamiento del mRNA (splicing) en diferentes acidemias orgánicas. Se han identificado mutaciones que resultan en diferentes proporciones de transcritos correcta e incorrectamente procesados, lo que puede correlacionarse con el fenotipo y que son la base de tratamientos farmacológicos y genéticos que modulan el splicing. Por otra parte, mediante la técnica proteómica de 2-D DIGE se han identificado 10 proteínas mitocondriales de expresión diferencial en acidemia metilmalónica, algunas de las cuales (citocromo c, succinil-CoA ligasa, MnSOD y mGPDH) pueden jugar un papel importante en la fisiopatología de MMA. Figura 1 Figura 2 Figura 1 / Figure 1. Análisis, mediante electroforesis bidimensional, del proteoma sérico de un control y de un paciente con un defecto de glicosilación (CDG tipo Ia) Analysis by 2D-electrophoresis of the serum proteome of a control individual and a patient with a congenital glycosylation defect (CDG type Ia). Figura 2 / Figure 2. Análisis mediante RT-PCR, clonaje y posterior secuenciación del efecto de la mutación c.733G>A sobre el correcto procesamiento del mRNA del gen MMAA causante de acidemia metilmalónica. Analysis by RT-PCR, cloning and sequencing of the effect of mutation c.733G>A in the MMAA gene on mRNA splicing. Research summary In this period we have analyzed samples from 3464 patients for biochemical and/or genetic diagnosis of different inborn errors of metabolism (IEM), confirming a genetic defect in 291 cases. The number of IEM analyzed has increased with the implementation of new biochemical and genetic methodologies to study congenital glycosilation and brain creatine defects. The mutational spectrum of maple syrup urine disease and isolated methylmalonic acidemia have been elucidated. Our present research aims include the investigation of the cellular physiopathology of different IEM and of the molecular mechanisms of the mutations identified in patients that serve as basis of novel individual therapies (genomic medicine). In phenylketonuria (PKU) we have continued with the research on the molecular basis of the in vivo response to cofactor (tetrahydrobiopterin, BH4) supplementation, a novel therapeutic strategy for PKU patients. Using hepatoma as cellular model we have investigated the effect of BH4 on phenylalanine hydroxylase (PAH) gene expression. The results discard and effect of BH4 on transcription and confirm a chemical chaperone effect stabilising mutant PAH proteins with folding defects. We are also analysing the transcriptional pattern of mutations affecting premRNA splicing in different organic acidemias. We have identified mutations that result in different levels of aberrantly and correctly processed transcripts, which can be correlated with the phenotype and which are the basis of novel pharmacological and genetic therapies aimed at splicing modulation. The comparative analysis of control/methylmalonic acidemia (MMA) patient mitochondrial proteome using 2-D DIGE, has allowed us to identify differential expression of 10 proteins. Some of them have a biological significance and might be related to the pathophysiology of MMA, such us cytochrome c, succinyl-CoA ligase, MnSOD and mGPDH. Publicaciones Publications Puisac, B. et al. (2005). Skipping of exon 2 and exons 2 plus 3 of HMG-CoA lyase (HL) gene produces the loss of beta sheets 1 and 2 in the recently proposed (beta-alpha)8 TIM Barrel model of HL. Biophysical Chemistry 115(2-3), 241-245. Martínez, M.A.et al. (2005). Genetic analysis of three genes causing isolated methylmalonic acidemia. 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Análisis funcional y estructural de mutaciones PCCA y PCCB. Mª Ángeles Martínez García. (2006). Bases Moleculares de la Acidemia Metilmalónica aislada. Efecto de mutaciones sobre la estabilidad de proteínas implicadas en enfermedades metabólicas hereditarias. Otras actividades Other activities Coordinación red de grupos de Enfermedades metabólicas hereditarias (REDEMETH). Coordinación del grupo del CBM de la red de Centros de Genética Clínica y Molecular (RecGen). Magdalena Ugarte. Cátedra Miguel Alemán 2005, México DF. 145
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