CIQUIBIC-CONICET-UNC


  Contacto : +54 351 5353855

EspañolEnglish

Integrantes

ARCE, Carlos A.

Investigador Principal del CONICET
Teléfono: +54 351 5353855 Int 3456
E-mail: caecra@dqb.fcq.unc.edu.ar

Tema de Investigación

Participación de modificaciones post-traducción de la tubulina en la plasticidad neuronal y como posible generador de neurodegeneracion

Tubulina (principal proteína constituyente de microtúbulos, MTs) sufre una modificación, despues de su biosíntesis consistente en la detirosinación/tirosinación del extremo COOH de su cadena α. Esta modificación fue descubierta en nuestro laboratorio. Otra modificación que nos interesa es la acetilación/deacetilación de la Lys40 de la cadena α de tubulina. Tenemos evidencias preliminares que apoyan la hipótesis de que estas modificaciones podrían ser la causa molecular de un comportamiento anormal de neuronas. También nos interesa determinar la función de proteínas asociadas a microtúbulos (MAPs) en las neuronas, especialmente en la elongación y retracción de neuritas (proceso normal durante el desarrollo del sistema nervioso). En este sentido, también las modificaciones post-traduccion mencionadas podrían cumplir un rol.

Por analogía estructural, L-fenilalanina (Phe) o L-3,4-dihidroxifenilalanina (L-dopa) pueden incorporarse en ese sitio en lugar de tirosina. Consideramos la posibilidad de que esta sustitución produzca un efecto negativo en el comportamiento de los MTs (no asociación de proteínas motoras, o desplazamiento más lento, o alteración del dinamismo de los MTs, etc). Cualquiera de estas alteraciones produciría una modificación del transporte intracelular (supuestamente negativa) en la llegada de ciertas moléculas al destino natural (neurotransmisores al extremo de axones o neuroreceptores a las espinas dendríticas). Esto produciría una modificación en la función normal de las neuronas (transmisión de señales a ciertas areas del organismo). Otra alteración podría ser problemas de “guidance” que produciría sinapsis erróneas en ciertas areas del cerebro.

Estos temas están siendo estudiados en nuestro laboratorio usando sistemas in vitro, en células en cultivo y animales enteros.

Investigadores Integrantes del Grupo

Publicaciones Seleccionadas

  • The reciprocal exclusion by L-dopa (3,4-dihydroxyphenyl- alanine) and L-tyrosine of their incorporations as single units into a soluble rat brain protein””, Rodriguez, J.A., Barra, H.S., Arce, C.A. and Caputto, R., Biochem. J. 149 (1975) p. 115-121.
  • Tubulin carboxypeptidase / Microtubules association can be detected in the distal region of neural processes”. Contín, M. A. and Arce, C.A. Neurochem. Res. 25 (2000) 27-36.
  • Acetylated tubulin associates with the fifth cytoplasmic domain of Na+,K+-ATPase: possible anchorage site of microtubules to the plasma membrane”. Zampar, G.G., Chesta, M.E., Carbajal, A., Chanaday, N.L., Díaz, N.M., Casale, C.H. and Arce, C.A. Biochemical Journal, 422 (2009), 129-137.
  • Lack of stabilized microtubules as a result of the absence of major MAPs in CAD cells does not preclude neurite formation”. Bisig, C.G., Chesta, M.E; Zampar, GG; Purro, SA; Santander, S.V. and Arce,CA. FEBS Journal, 276 (2009) 7110-7123.
  • Serum-induced neurites retraction in CAD cells: Involvement of an ATP-actin retractile system and the lack of microtubule-associated proteins” M.E. Chesta, A. Carbajal, C.A. Arce and C.G.Bisig. FEBS J. 281 (2014). 4767-4778.

(Ver más publicaciones-CONICET)

Colaboraciones

  • Dr. César H. Casale

Subsidios

  • Director de subsidio Foncyt convocatoria 2012 (PICT-2012-0826). Monto: $384.000.- (trienio 2014-2016).
  • Director de subsidio Conicet (PIP trianual, 2012-1013). Monto $22.500.-por año.

Breve Currículum Vitae

Formación Académica

Estudios universitarios y de post-grado

  • Universidad Nacional de Córdoba, Licenciado en Química Biológica, Diciembre de 1972.
  • Universidad Nacional de Córdoba, Doctor en Química Biológica. Diciembre de 1976.
  • TESIS DOCTORAL: Estudios sobre los productos de incorporación de arginina, tirosina, fenilalanina y 3,4-dihidroxifenilalanina en proteína de preparaciones solubles de cerebro de rata””, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Diciembre de 1976. Calificación: sobresaliente.

Antecedentes de Investigación

Desde el comienzo de mis actividades en investigación como alumno de pre-grado en 1970, he trabajado en el descubrimiento, desarrollo y descripción a nivel bioquímico de la modificación post-traducción de la tubulina (principal proteína constituyente de los microtúbulos, MTs) consistente en la remoción (por acción de tubulina carboxipeptidasa, TCP) del residuo de tirosina codificado como amino ácido COOH-terminal de la cadena alfa de tubulina y su posterior re-adición en el mismo sitio por acción de una enzima llamada tubulina tirosina ligasa. Esta remoción y re-adición puede realizarse varias veces y por ello se llama “ciclo de tirosinación/detirosinación”. Este tema tiene una relevancia tal que está siendo investigado en muchos laboratorios a nivel mundial. Aunque se tienen indicios de qué función cumpliría esta modificación, no se conoce con seguridad aunque se le atribuyen funciones celulares vitales. Una parte de mis antecedentes en investigación están relacionados a los intentos por purificar las enzimas involucradas en la tirosinacion/detirosinación, y la acetilación/deacetilación (presencia o ausencia de un grupo acetilo sobre el grupo ε-amino de la Lys40 de la cadena alfa de tubulina). También he dedicado tiempo a la purificación de cantidades razonables de los sustratos de la reacción de acetilación/deacetilación (tubulina totalmente deacetilada y tubulina máximamente acetilada). Tambien se desarrolló un método simple para cuantificar la tubulina acetilada. Es destacable que todos los trabajos publicados por nuestro laboratorio han sido (y lo son actualmente) ampliamente citados en papers de otros laboratorios en el exterior. Nunca, ninguno de nuestros resultados han sido refutados. Debo mencionar que nuestro laboratorio es a nivel nacional de referencia en lo relacionado a Citoesqueleto y microtúbulos.

Desde aquella época hasta la actualidad mi actividad en investigación se ha centrado en 2-3 aspectos principales. 1) Estudiar la interacción de P-ATPasas (Na,K-ATPasa, Ca-ATPasa y H+-ATPasa) con tubulina (en colaboración con el Dr. C.H.Casale, Rio Cuarto). Según resultados de nuestro laboratorio, es indispensable para que se efectúe dicha interaccion, que la tubulina esté acetilada en la Lys40. 2) Estudiar el efecto del reemplazo (con análogos estructurales) de la tirosina COOH-terminal de la tubulina sobre el funcionamiento celular. 3) Estudiar la participación de proteínas asociadas a microtúbulos (MAPs) en el dinamismo de los microtúbulos neuronales y en los procesos de elongación y retracción de los axones y dendritas (plasticidad neuronal).

Antecedentes Docentes

  • 13-05-70 Ay.Alumno Fac.Cs.Quim. Quím.Biológica
  • 01-05-72 Aux.Doc.1ra.(D.S) Inst.Cs.Agron. Quím.Biológica
  • 01-03-73 Beca Inic. CONICET CIQUIBIC
  • 01-03-75 Beca Perf. CONICET CIQUIBIC
  • 01-04-77 J.T.P. (D.E) Fac.Cs.Quím. Quím.Biológica
  • 01-06-84 Prof.Adj. (D.S.) Fac.Cs.Quím. Quím.Biológica
  • 01-06-84 Prof.Adj. (D.E.) Fac.Cs.Quím. Quím.Biológica
  • 01-07-87 Prof.As. (D.S) Fac.Cs.Quím. Quím.Biológica
  • 01-04-89 Prof.As. (D.E) Fac.Cs.Quím. Quím.Biológica
  • 02-09-03 Prof.Tit (D.E.) Fac. Cs. Quím. Quím. Biológica

Antecedentes en Gestión

  • Integrante de la Comisión de Plan de Estudios de la Facultad de Ciencias Químicas. Año 1991.
  • Miembro del Dpto de post-grado de la Facultad de Ciencias Químicas. Años 1990 y 1991.
  • Miembro suplente de la Comisión de presupuesto de la Facultad de Ciencias Químicas. 1994.
  • Miembro suplente de la Comisión de Pases y Equivalencias de la Facultad de Ciencias Químicas. 1995, 1996 y 1997.
  • Consultor de la Comisión Asesora Regional Centro (Especialidad: Medicina-varios) (Resolución DNº 0258, Anexo 2, CONICET). Desde 1998.
  • Miembro del Directorio de CEQUIMAP (Centro de Química Aplicada). Facultad de Ciencias Químicas, U.N.Cba. Desde 1999 al presente.
  • Miembro Titular del Consejo Departamental del Departamento de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Químicas (U.N.Cba). Desde Diciembre de 2002 hasta 2004.
  • Miembro integrante de la Comisión Asesora de Bioquímica del CONICET. Desde Abril 2004 al 2006.

Tesis Doctorales Dirigidas

  • Dirección de Tesis Doctoral: Responsable de la dirección del Bioq. Juan J. Sironi en el tema: “” Participación de la tubulina carboxipeptidasa en el mecanismo de regulación del estado de tirosinación de microtúbulos””. Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Nacional de Córdoba. Aprobada en Diciembre de 1995. Calificación sobresaliente.
  • Dirección de Tesis Doctoral : Responsable de la dirección de la Biól. María Ana Contín en el tema: “Propiedades bioquímicas de los microtúbulos y su relación con el estadio funcional de la célula”. Inscripta en la carrera del Doctorado en la Facultad de Ciencias Químicas (U.N.Cba). Rendida en Diciembre de 2001. Calificación: Sobresaliente.
  • Dirección de Tesis Doctoral: Responsable de la dirección de la Microbiól. Silvia A. Purro. “Sustitución de la tirosina del extremo carboxilo de alfa-tubulina por otro aminoácido y su efecto sobre la fisiología celular”. Facultad de Ciencias Químicas (Universidad Nacional de Córdoba). Rendida en Julio de 2006. Calificación: Sobresaliente
  • Dirección de Tesis Doctoral: Responsable de la dirección del Biól. Carlos G. Bisig. “Efectos de la sustitución de la tirosina COOH-terminal de alfa-tubulina por análogos de este aminoácido sobre la vida celular”. Facultad de Ciencias Químicas (Universidad Nacional de Córdoba). Rendida en Diciembre de 2005. Calificación: Sobresaliente.
  • Dirección de Tesis Doctoral: Responsable de la dirección del Lic. Guillermo G. Zampar. “Rol de los microtúbulos como organizador y regulador de actividades enzimáticas” Facultad de Ciencias Químicas (Universidad Nacional de Córdoba). Rendida en Octubre de 2010. Calificación: Sobresaliente.
  • Dirección de Tesis Doctoral: Responsable de la dirección de la Lic. María E. Chesta. “Estudios sobre la expresión y modificaciones postraducción de proteínas del citoesqueleto”. Facultad de Ciencias Químicas (Universidad Nacional de Córdoba). Rendida en Octubre de 2013. Calificación: Sobresaliente.
  • Dirección de Tesis Doctoral: Responsable de la dirección del Bioq. Agustín Carbajal. “Caracterización parcial de los complejos tubulina acetilada/Na+,K+-ATPasa, tubulina acetilada/PMCA y tubulina acetilada/H+-ATPasa”. Facultad de Ciencias Químicas (Universidad Nacional de Córdoba). Desde Julio de 2009 hasta la actualidad. Rendida en Agosto de 2014.
  • Dirección de Tesis Doctoral: Responsable de la dirección de la Lic. Yanela Dentesano. “Estudios en relación a efectos de modificaciones postraduccionales de tubulina sobrte el funcionamiento celular”. Facultad de Ciencias Químicas (Universidad Nacional de Córdoba). Desde Noviembre de 2013 hasta la actualidad.