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lunes, 29 de septiembre de 2008

El 5 de Mayo de 2008 falleció en Madrid, a la edad de 41 años, el Dr. Ángel Ramírez Ortiz, Director de la Unidad de Bioinformática del Centro de Biología Molecular "Severo Ochoa" (CSIC-UAM), uno de los más destacados exponentes de la comunidad de la bioinformática estructural.

Para recordar su memoria, se está organizando el congreso internacional: "International Workshop in Memoriam of Ángel Ramírez Ortiz: Structural Bioinformatics and Beyond. - Associated to the IX Jornadas de Bioinformática", que tendrá lugar en Madrid del 26 al 28 de enero de 2009.


Ángel Ramírez ha dejado importantes aportaciones en este campo en áreas tan relevantes como el análisis y la evolución de la estructura de proteínas, el modelado tridimensional de macromoléculas biológicas, el diseño racional de fármacos y el estudio cuantitativo de las relaciones existentes entre la estructura química de moléculas pequeñas y su actividad biológica.  Sus contribuciones más conocidas han sido probablemente aquellas relacionadas con el desarrollo de importantes algoritmos, en particular: a) CDOCK y COMBINE para caracterizar las interacciones entre proteínas diana y moléculas pequeñas (docking), con el fin de cribar computacionalmente enormes bases de datos de potenciales fármacos (virtual screening); b) el algoritmo MAMMOTH para comparar estructuras de proteínas, siendo uno de los más usados para alineamientos de estructuras, sobre todo alineamientos múltiples; y c) el algoritmo MONSSTER, en colaboración con J. Skolnick y A. Kolinsky, para modelar  estructuras de proteínas desconocidas.


No obstante, sus aportaciones van mucho más allá del simple desarrollo de programas. Ángel supo derivar un valioso conocimiento biológico de estos métodos para investigar, entre otros temas, al estudio de la evolución estructural de proteínas, los mecanismos moleculares de funcionamiento de las proteínas y el diseño de fármacos (irónicamente, muchos de ellos precisamente contra el cáncer), que han sido testados con éxito en distintos laboratorios.

Se pretende que este congreso no sea sólo una ocasión para recordar a Ángel y sus importantes contribuciones, sino que se transforme en un momento de encuentro de la comunidad de bioinformática estructural a nivel internacional, y que favorezca el debate sobre la situación actual en las áreas a las que Ángel ha dedicado su trabajo de investigación. Se pretende también estimular el diálogo con los investigadores experimentales en biología estructural porque, como nos enseñó Ángel, la interacción entre biólogos computacionales y experimentales es fundamental para avanzar en el entendimiento de sistemas tan complejos como los sistemas biológicos.

Se aspira a atraer a los mejores investigadores de estos campos a nivel internacional, así entre los keynote speakers es necesario destacar a dos de los investigadores de bioinformática estructural más destacados a nivel mundial: Jeffrey Skolnick, Director del Center for the Study of Systems Biology, Georgia Technical University, y David Jones, de la University College London. El congreso contará asimismo con la presencia de nombres de prestigio como Nikolay Dokholyan, Ruben Abagyan, Christine Orengo, Rebecca Wade, Luis Serrano, Balbino Alarcón, Alfonso Tarancón y Federico Gago entre otros. Entre las instituciones participantes  podemos destacar a la Comunidad de Madrid, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO), el programa de Actividades I+D BIPEDD de la Comunidad de Madrid, la Universidad Complutense de Madrid, el Instituto Nacional de Bioinformática (INB), la Red Nacional de Bioinformática, la Fundación Genoma España, la Red Gallega de Bioinformática, el Instituto BIFI (Universidad de Zaragoza) y algunas empresas como Silicon Graphics, Lilly o PharmaMar y Noscira (Grupo Zeltia).     




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viernes, 12 de septiembre de 2008

Ejemplos de cambios conformacionales en cavidades proteicas como consecuencia de la unión de diferentes ligandos.


El siguinte link de Nature: http://www.nature.com/nature/journal/v450/n7172/suppinfo/nature06526.html muestra ejemplos de cambios conformacionales en cavidades proteicas como consecuencia de la unión de diferentes ligandos. Esto ilustra la plasticidad de estas regiones en la interfaz proteína-proteína y las dificultades de modelar de antemano estos cambios para predecir la unión de nuevos ligandos en los experimentos de cribado virtual.

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jueves, 17 de julio de 2008

Raven Hanna, una biofísica estadounidense interrumpió su contrato Postdoctoral en la Universidad de Califonia, Berkeley, para poner en marcha una empresa que convierte neurotransmisores en bonitos pendientes, collares, pulseras e incluso copas o ropa de bebé.


La empresa, denominada Made With Molecules, se representa por su acrónimo MWM, que sugiere deliberadamente una cadena de carbono con un par de dobles enlaces donde las letras M se juntan con la W.

Realizados con material reciclado, cada pieza viene acompañada por una ficha informativa que explica la inspiración molecular de cada diseño, como esta copa: "Champagne Ethanol Glass", la gargatilla de Serotonina o los boxer de Testoterona...todo está disponible en la web de la compañía de esta científica transformada en artista.


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viernes, 20 de junio de 2008

Hoy se ha inaugurado oficialmente el proyecto Ibercivis, un novedoso proyecto de “Computación Voluntaria”. El proyecto consiste en que los ciudadanos interesados en el desarrollo de proyectos de investigación que demandan un elevado coste computacional, pueden ceder el uso de sus ordenadores cuando éstos se encuentren desocupados. De esta manera, trabajando cooperativamente, se pueden llevar a cabo tareas de gran complejidad.


Ibercivis pretende dotar de potencia de cálculo a los investigadores a través del uso de los ordenadores de los ciudadanos. Tiene un funcionamiento relativamente sencillo, es parecido al clásico salva pantallas que permanece inactivo cuando el ordenador se está usando y se activa cuando detecta que no se están realizando tareas de importancia.


El proceso de participación es simple: el ciudadano presta su ordenador y éste se conecta a un servidor y donde elige un determinado proyecto científico. A partir de aquí, cuando su CPU detecte que puede colaborar, pedirá trabajo al servidor quien le mandará una de las tareas y esperará a que le devuelva el resultado.

El proyecto cuenta con tres importantes proyectos científicos: "Docking", (búsqueda de nuevos fármacos mediante el cálculo de interacciones proteína-ligando y el cribado virtual de quimiotecas), "Fusión" (para la creación de plasmas que simulen algunos de los fenómenos producidos en las estrellas) y "Materiales" (para la simulación de vidrios que pudieran llegar a convertirse en la próxima generación de discos duros).         

Uno de estos proyectos, “Docking” está basado en la plataforma desarrollada en la Unidad de Bioninformática del Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa”, miembros del proyecto BIPEDD de la Comunidad de Madrid.

El objetivo fundamental de “Docking” es encontrar nuevas moléculas que puedan convertirse en fármacos eficaces en la lucha contra el cáncer. Para ello se trabaja en el desarrollo de algoritmos cuya finalidad consiste en predecir cómo estas moléculas se unen a sus receptores biológicos y así poder, de alguna manera, modular el comportamiento de éste, por ejemplo, inhibiendo el ciclo reproductivo del ADN dañado, frenando por tanto la proliferación de las células cancerígenas.


La búsqueda de estas moléculas se realiza en grandes bases de datos que llegan a contener millones de ellas. Además, cada una de estas moléculas tiene una complejidad estructural inherente que se traduce en multitud de disposiciones tridimensionales distintas que es necesario tener en cuenta y probar. Esto hace que el número total de estructuras a evaluar sea virtualmente infinito.

Para poder realizar este tipo de experimentos es necesario disponer de gran cantidad de potentes ordenadores. Es aquí donde proyectos como Ibercivis adquieren una relevancia especial, ya que va a permitir seleccionar, es decir, cribar virtualmente (que es como se conoce a la técnica) millones de moléculas en tiempo record. Esto supone una aceleración muy importante en el proceso de diseño de nuevas moléculas, muy largo y costoso en la actualidad.

Este tipo de proyectos de computación voluntaria cumplen una doble misión. Por una parte representan una ayuda inestimable en cuanto a la cantidad de cálculos que podemos realizar. Por otra, los voluntarios entran en contacto directo con la investigación científica que se está realizando en su propio ordenador, adquiriendo nuevos conocimientos y mayor concienciación del problema a resolver.

Algunos proyectos similares que ya han obtenido resultados prometedores son el salva pantallas de la Universidad de Oxford dedicado al cáncer y WISDOM a la malaria. En el primer caso, y después de un año, se llegaron a usar alrededor de 1.5 millones de ordenadores en más de 200 países. Con Ibercivis esperamos obtener resultados competitivos.

Aunque a una escala sensiblemente menor en la Unidad de Bioinformática del CBMSO ya hemos empezado a obtener resultados importantes en un par de proyectos relacionados con el cáncer. En concreto hemos patentado varias moléculas con resultados experimentales positivos.

Para comenzar a colaborar con la ciencia sólo es necesario descargar el programa cliente de BOINC. Una vez descargado e instalado, este programa tiene un comportamiento parecido a un "salvapantallas" y permanece inactivo hasta que detecta que no se están realizando tareas de importancia.


8:00 | gestionado por Grupo BIPEDD | Enviar comentario (0)

jueves, 12 de junio de 2008

   La Escuela Complutense de Verano, abre de nuevo en 2008 su oferta de cursos. Dentro de este programa, e inscrito en la Escuela de Informática y Nuevas Tecnologías, la Escuela Complutense de Verano, en colaboración con el Centro de Investigaciones Oncológicas, el Instituto Nacional de Bioinformática y el Programa BIPEDD de Comunidad de Madrid,ofrece el Curso de Bioinformática y Biología Computacional


En este curso se pretende formar a los alumnos (doctores, licenciados o estudiantes de cualquier carrera de Ciencias o Ingeniería.) en el manejo de técnicas y metodologías que son de gran utilidad para trabajar en el área de la Bioinformática. El curso es teórico y práctico y, por tanto, no sólo se pretende que los alumnos adquieran conocimientos generales en este tema, sino que alcancen un nivel de formación básico que les permita utilizar los programas y herramientas disponibles con soltura.

Las ediciones anteriores, también celebradas en el contexto de la Escuela Complutense de Verano, tuvieron una excelente acogida y fueron evaluadas positivamente por los alumnos, tanto en la encuesta que realiza la Fundación, como en la que realizan los directores del curso.

Objetivos el curso


        - Adquirir conocimientos elementales del sistema operativo Linux, de programación en Perl y de diseño e implementación de bases de datos relacionales. Linux, como otros sistemas operativos emparentados con Unix, es la plataforma preferida para el desarrollo y el uso de aplicaciones bioinformáticas, Perl es un lenguaje de programación frecuentemente usado para el desarrollo de pequeñas aplicaciones bioinformáticas y las bases de datos relacionales son sistemas estándar de almacenamiento, análisis y consulta de datos.

- Familiarizarse con los tipos de datos que son objeto de análisis en la Bioinformática, y con las bases de datos en que dichos datos están almacenados y cómo se accede a ellas a través de Internet.     

- Conocer los tipos de herramientas y las estrategias generales de investigación usadas más frecuentemente en Bioinformática. Este objetivo es muy amplio y abarca técnicas y métodos enfocados a analizar y comparar secuencias de ácidos nucleicos, analizar y anotar genomas, predecir y comparar la estructura y la función de proteínas, diseñar fármacos optimizados para su interacción con centros activos de enzimas o receptores o con ácidos nucleicos, etc.

Actividades prácticas

   Está previsto organizar al menos dos sesiones dedicadas en su totalidad a la realización de prácticas. En la primera, las prácticas estarán centradas en "análisis de secuencias"; en la segunda, el tema será "predicción de estructura de proteínas". Las prácticas servirán para integrar y reforzar los temas tratados a lo largo de las jornadas anteriores, y tendrán una parte guiada y otra libre. Por último, se ofrecerá a los alumnos la posibilidad de realizar prácticas adicionales, libres o apoyadas por un monitor, en horas extra, dependiendo de la disponibilidad del aula.

Directores del curso

-         Luis Vázquez, catedrático de la Facultad de Informática de la UCM.

-    Federico Morán Abad, catedrático de la Facultad de Químicas de la UCM. (Programa BIPEDD)

-    Alfonso Valencia Herrera, Profesor de Investigación, director del programa de Biología Estructural y Biocomputación del CNIO.

Lugar y fecha de celebración

Del 3 al 31 de julio de 2008

Facultad de Informática de la UCM.
A
v. Complutense s/n- Ciudad Universitaria.
Aula 2 de Informática 2ª Planta 

Precio de la matrícula: 900 €

Para más información, visitar  Web del Curso.

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martes, 03 de junio de 2008

    La agregación en nano-estructuras amiloides (fibras ordenadas, principalmente) es una propiedad frecuente en proteínas asociadas a diversas enfermedades neurodegenerativas, tales como Alzheimer, Parkinson, Huntington y las patologías causadas por priones. En todos los casos estudiados, los amiloides formados por las proteínas implicadas presentan una estructura común, en la que el eje de aquellas fibras es perpendicular a las hebras de láminas-beta de longitud indefinida. Esta característica definitoria fundamenta el que la búsqueda de inhibidores universales de la agregación amiloide tenga el máximo interés farmacológico.


En paralelo al estudio directo de los amiloides formados por proteínas implicadas en patologías, se han propuesto sistemas modelo alternativos de mayor simplicidad y accesibilidad, tanto para su estudio experimental (genético, en particular) como para el desarrollo de sistemas eficientes de cribado de colecciones extensas de moléculas potencialmente inhibidoras. Los microorganismos constituyen una fuente muy atractiva de tales sistemas modelo. Así, las levaduras satisfacen dichos requisitos, presentando priones que actúan como determinantes de la transmisión no Mendeliana de diversos caracteres relevantes. Sin embargo, muy a pesar de su mayor simplicidad y del incomparable conocimiento sobre ellas acumulado, las bacterias han permanecido hasta ahora esencialmente al margen de los estudios sobre amiloidosis de proteínas. En nuestro grupo del Centro de Investigaciones Biológicas (CIB-CSIC) , en buena medida, gracias al marco facilitado por el proyecto BIPEDD, financiado por la Comunidad de Madrid, estamos dando pasos en la dirección de cambiar esa situación.

Recientemente, hemos encontrado [1] que secuencias de ADN específicas inducen cambios estructurales en una porción (dominio WH1) de RepA, una proteína responsable de la replicación en bacterias Gram-negativas de elementos genéticos extracromosómicos (plásmidos). Dichos cambios suponen un incremento en la estructura de lámina-beta de la proteína y modulan in vitro su ensamblaje en distintas estructuras amiloides (fibras y esferulitas, principalmente). Además, identificamos en RepA-WH1 los residuos directamente implicados, que forman una estructura tridimensional  amiloide típica. El interés de estos hallazgos radica en que:

i) se trata de la primera vez en que se puede modular el ensamblaje de amiloides con un ligando natural específico (ADN), en lugar de con temperaturas, presión o pH extremos

ii) se ha descrito independientemente que los ácidos nucleicos desencadenan de manera similar la transformación de la proteína del prión de mamíferos (PrPc à PrPsc) [2], por lo que RepA-WH1 resulta ser un modelo novedoso para el estudio de la amiloidosis en priones.

En un trabajo que acaba de ser publicado [3], implicando también a otros dos grupos integrados en el programa BIPEDD-CAM, los de los Dres. Jerónimo Bravo (Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas) y Antonio Romero (CIB-CSIC), hemos encontrado pequeñas moléculas orgánicas (derivados sulfonados del índigo, el clásico colorante que tiñe nuestras vidas de azul desde hace 3000 años) que, al competir la interacción del ADN con RepA-WH1 inhiben la agregación amiloide de esta proteína. Se trata de una "prueba de concepto" de la propuesta de la inducción por el ADN de la agregación amiloide en proteínas y uno de los primeros ejemplos de inhibición de amiloidosis actuando sobre una diana farmacológica distinta de las secuencias directamente implicadas en la agregación: el sitio de unión de un efector (ADN). Este trabajo fue destacado con la portada de la revista Nucleic Acids Research, en la que se publicó, y es un hito en el desarrollo de un sistema puramente bacteriano para el estudio y búsqueda de inhibidores “de amplio espectro” de la amiloidosis de proteínas.

Figura: cristales de la proteina RepA-WH1 unida al inhibidor S4-indigo. (Fuente: María Jesús Maté, Antonio Romero, Rafael Giraldo (CIB-CSIC))

[1] Giraldo R (2007). Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104: 17388-17393

[2] Silva JL, Lima LMTR, Foguel D, Cordeiro Y (2008). TIBS 33: 132-140

[3] Gasset-Rosa F, Maté MJ, Dávila-Fajardo C, Bravo J, Giraldo R (2008). Nucleic Acids Res. 36: 2249-2256

 

Autor: Rafael Giraldo (CIB-CSIC)

 






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jueves, 29 de mayo de 2008

Ángel Ramírez Ortiz, director de la Unidad de Bioinformática del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO), falleció en Madrid el pasado 5 de mayo tras una larga batallla contra un tumor cerebral. Aún no había cumplido los 42 años.

    Ángel ha sido un destacado miembro de la comunidad de bioinformática estructural, campo que se ha beneficiado de sus importantes aportaciones en áreas tan relevantes como el análisis y la evolución de la estrucutra de proteínas, el modelado tridimensional de macromoléculas biológicas, el diseño de fármacos y el estudio de las relaciones entre la estructura química de moléculas pequeñas y su actividad biológica.

    Después de licenciarse en Farmacia por la Universidad Complutense de Madrid, recaló en la Universidad de Alcalá para iniciar sus estudios de doctorado, que completó con estancias en la Universidad de Groningen (Holanda) y el Laboratorio Europeo de biología Molecular (EMBL) en Heidelberg (Alemania). Tras defender sus tesis doctoral, completó sus estudios de postgrado en el Instituto Scripps de San Diego y en la Facultad de Medicina de Mount Sinai de Nueva York, donde formó su propio grupo de investigación. Recuperado por la ciencia española gracias al Consejo Superior de Investigaciones Científicas, creó la Unidad de Bioinformática del CBMSO.




    Ángel fue autor de unas 60 publicaciones y la piedra angular para la creación de la plataforma bioinformática BIPEDD, financiada por la Comunidad de Madrid, cuya misión es cribar las colecciones de moléculas pequeñas e identificar aquellas que pueden convertirse en fármacos útiles.

    Trabajador incansable, aceptaba retos que habrían disuadido a muchos científicos y acometía la resolución de problemas con sus profundos conocimientos, una voluntad increbrantable y un encomiable rigor. Su ejemplo ha servido de guía a muchos otros que han heredado su legado e intentarán continuar su labor, si bien su pérdida deja un enorme vacío difícil de llenar. Descanse en paz.

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lunes, 26 de mayo de 2008

A pesar del incremento en la inversión para encontrar nuevos fármacos, la explosión de información genómica y las nuevas técnicas de genómica funcional, existe un estancamiento en el número de moléculas que llegan a la fase de ensayos clínicos. El diseño y la optimización de fármacos basados en la estructura del receptor se presentan como la principal alternativa a los métodos tradicionales y, de hecho, esta aproximación ha experimentado un gran auge en los últimos años.


La explotación de la información contenida en un creciente número de estructuras tridimensionales de macromoléculas biológicas y sus complejos con ligandos, junto con el aumento en la potencia de cálculo computacional, ha propiciado un enorme interés por la búsqueda in silico de moléculas bioactivas mediante la simulación a gran escala del reconocimiento ligando-receptor, en lo que se conoce como cribado virtual de quimiotecas (virtual screening o VS). Existe la esperanza de que las diferentes aproximaciones de VS junto con optimización racional asistida por ordenador permitan llegar a moléculas con las propiedades adecuadas en un tiempo mínimo y con un coste reducido.

Sin embargo, existen retos metodológicos importantes que hay que salvar, como son el efecto de la flexibilidad conformacional de las proteínas en el proceso de reconocimiento molecular, la energética de la interacción, los determinantes de su especificidad, o incluso aspectos más técnicos relacionados con la necesidad de realizar estos estudios de un modo que sea lo suficientemente eficaces para soportar el abordaje masivo que conlleva el VS. Estos elementos necesitan de una mayor profundización y deben combinarse con la integración de las diferentes disciplinas científicas implicadas en plataformas que permitan utilizar de manera eficiente las ventajas de cada una de ellas.

Reconociendo la importancia del desarrollo de estas tecnologías en la búsqueda de moléculas bioactivas, los Institutos Nacionales de la Salud de los EEUU  (NIH) han decidido impulsar, a través de las NIH Roadmap Initiatives, un ambicioso programa de investigación mediante la implementación de la denominada Molecular Libraries Initiative (MLI), cuya meta última es el descubrimiento, mediante una combinación de técnicas bioinformáticas y de HTS, de “moduladores biológicos” para cada una de las miles de dianas moleculares obtenidas a partir de la información genómica. 

El proyecto de Actividades I+D de la Comunidad de Madrid, BIPEDD (Bioinformatics Integrative Platform  for structurE-based Drug Discovery), se enmarca dentro de esta tendencia, pretende el desarrollo de una plataforma bioinformática de drug discovery pionera en España, aglutine a un equipo pluridisciplinar de expertos internacionales en biología computacional, química farmacéutica y biología estructural, procedentes de distintos organismos públicos (UAH, UCM, CSIC, CNIO), y que cuenta con entes promotores/observadores (EPO) de la industria farmacéutica y biotecnológica. (PharmaMar, Neuropharma, Lilly, Bruker, Genetrix, Faes-Farma, Glaxo Smith Kline, Merck Sharp & Dome).



El objetivo fundamental es el abordaje y la resolución de los problemas que todavía impiden el que las técnicas bioinformáticas de cribado virtual y optimización de cabezas de serie basadas en la estructura del receptor se constituyan en la tecnología principal en el descubrimiento de nuevas moléculas bioactivas. La plataforma desarrollada será aplicada en áreas de gran relevancia terapéutica, como son las enfermedades infecciosas, neurodegenerativas y el cáncer, mediante el estudio de distintas dianas farmacológicas de elevado interés, tales como las proteínas de la familia de la tubulina, las lactamasas, la transcriptasa inversa del virus del SIDA o la glucógeno-sintetasa kinasa (GSK-3b), entre otras.

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