Biological innovation has been defined as the acquisition of new functions, but, how they arose? how are they incorporated into a given biological system? or how can them be modulated to respond to environmental challenges?These are the question the group aims to answer.
My research deals with this idea of unveiling biological innovation mechanisms by applying integrative system biology approaches under different stresses using microorganisms as models, and by applying experimental evolution to observe evolution in action or to replay what has been observed or what is modelled.
> Microbiome as part of a whole. Microorganisms have been at the forefront of insects’ specialization (as clear example the interaction and specialization of aphids with Buchnera aphidicola and other microorganisms, as highlighted in my PhD thesis). Nowadays microbiome studies have highlighted their importance in many other species, from corals to humans, or including an important research line of Horizon Europe project, linked to ‘One Health’, microbiome composition of soil and/or phytobiome as special point to plant protection and health, as with the problem with Xylella fastidiosa. In this last point, we are integrated in the PTI-Xylella, with a new set up BSL-2 lab.
> GroEL-driven functional innovation. Molecular chaperones like GroEL have been implied in the maintenance of biological system under strong deleterious mutations accumulation regimes, either imposed (like vertical transmission of (endo)-symbionts in aphids) or under experimental evolution. And seems that is the driver of functional innovation on these species, as this protein has other moonlighting functions that should be unveiled and that can have biotechnological applications (like microorganism improvement as biofactories). Indeed, GroEL can be used as trap for other microorganisms, or used as biological weapon (as already done by antlions). Even more, GroEL is a central hub in bacterial proteome, not only working on heat stress relieve, it is involved in mutational buffering effects on a big number of client proteins, many of them essential for microorganism survival (PhD thesis project of Roser Montagud). We have identified a side-effect of this mutational buffering, affecting the antibiotic resistance profile of the evolved lines (RM thesis). The characterization of interaction between mutational buffering and antibiotic resistance networks will unveil new drug targets, new antimicrobial molecules or new moonlighting functions for GroEL.
> Gene duplication as source of functional innovation (with Dr. C. Toft, I2SysBio). Functional innovation through gene duplication has been a paradigm over the last 40 years (whole genome or small scale duplications events), being behind many of the major steps in evolution (rise of flowering plants, appendices in vertebrates, etc). Over the last 5 years we have unveiled that genes keep as duplicates are involved in stress response in yeast (F. Mattenberger’s PhD thesis) with differences between SSDs and WGDs, and identifying mutational hotspots that increases the functional divergence between copies. A core stress-response has been unveiled, and remain one the on-going projects with yeasts.
> Oxidative stress as driver for functional innovation (with Dr. C. Toft and Dr.s M. Miguel, CIAL and M. Garcés, UFV). Oxidative stress has been highlighted as central for cell evolution, ageing or longevity linked studies. Here applying all our knowledge on oxidative stress response and characterization of their effects on phenotypes, we are able to unveil basic mechanisms involved in ageing, or in the relief of oxidative stress with biotechnological applications in the field of biomedicine.
Investigadores en Plantilla
Personal Contratado y Becarios
Tesis Doctorales
En marcha:
Doctorado en Biotecnología, UPV. Roser Montagud Martínez.
Finalizadas:
- Dr. Biotecnología. Florian Mattenberger (FPI). “Unveiling adaptive mechanisms through experimental evolution: The role of duplicated genes and phenotypic plasticity in yeast, and the genetic variability in Coxsackievirus”. CSIC-UV, 22 Abril 2021. Sobresaliente– Cum Laude. *
- Dr. Biología. Luis de Pedro Noriega (FPU). “Bases para implementar la lucha biológica contra Ceratitis capitata (Diptera: Tephritidae) mediante el empleo de Aganaspis daci (Hymenoptera: Figitidae)”. USAL-IVIA, 7 Septiembre 2017. Sobresaliente– Cum Laude. Mención Internacional y Premio Extraordinario de doctorado.
- Dra. Ing. Agr. Ahlem Harbi (AECID, U. Túnez, Francia). “Diachasmimorpha longicaudata as biological control agent of the Mediterranean fruit fly, Ceratitis capitata: biotic and abiotic factors affecting its implementation in citrus crops of the Mediterranean basin”. ETSIA-UJI-IVIA (España) – Univ. Sousse (Túnez), 25 Febrero 2017. Sobresaliente– Cum Laude. Mención Internacional.
- Dra. Ing. Agr. María Auxiliadora Juan Blasco (INIA).“Control bioracional de Ceratitis capitata (Wiedemann): mejora, aplicación y evaluación de la Técnica del Insecto Estéril”. ETSIA- UJI, 03/12/2012. Apto – Cum Laude. Premio Extraordinario de doctorado.
- Dra. Ing. Agr. Victoria San Andrés Aura (INIA). “Estrategias para la mejora del control autocida de Ceratitis capitata(Wiedemann) (Diptera:Tephritidae) en cítricos”. ETSIA – UPV, 01/02/2008. Sobresaliente-Cum Laude.
TFGs / TFMs / TFCs / Final year projects
En marcha:
- TFG Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Jesús Galindo Redolar 2023
- TFM Investigación y Desarrollo en Biotecnología y Biomedicina (UV, CSIC-I2SysBio-IBMCP), Jordi Mengual Martí 2023
Finalizados:
- TFM Bioinformática (UV, CSIC-I2SysBio-IBMCP), Julio 2022. Alejandro Aguilar Diaz. “Transcriptional response of Saccharomyces cerevisiae to oxidative stress”
- TFG Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Julio 2022. Patricia Rodríguez Onrubia. “Evaluación de la actividad antioxidante in vivo de esencias derivadas de jamón ibérico usando Saccharomyces cerevisiae BY4741 como modelo experimental”.
- TFG Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Septiembre 2021. David López Rodrigo. “Cambios transcripcionales y fenotípicos en Saccharomyces cerevisiae Y06240 sometida a evolución adaptativa bajo estrés oxidativo”.
- TFG Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Septiembre 2021. Alma Gisbert Iranzo. “Evaluación de actividad antioxidante in vivo de hidrolizados de matrices vegetales usando Saccharomyces cerevisiae BY4741 como modelo experimental”.
- TFG Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Julio 2021. Pablo Luis Bono Soler. “Determinación del espectro mutacional y respuesta al estrés oxidativo de Saccharomyces cerevisiae Y06240 tras diversificación genética mediante evolución experimental: efecto del método de extracción de DNA genómico y método de creación de librerías DNAseq”.
- TFG Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Junio 2019. María Guillem Bernal. “Experimental evolution of new duplicates in Saccharomyces cerevisiae“.
- TFG Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Septiembre 2018. Víctor Urbiola Salvador. “Desarrollo de un sistema IN-OUT, mediado por Cas9, con un marcador fluorescente para generar duplicaciones génicas en Saccharomyces cerevisiae“.
- TFG Biotecnología (UV, IBMCP CSIC-UPV), Mayo 2018. Verónica Ramos Viana. “Determinación de la divergencia funcional en genes duplicados ancestrales en varias especies de levaduras: Resultados preliminares de un estudio bioinformático”.
- TFM (IBMCP CSIC-UPV), Enero 2017. Adrià Sans Sánchez. “Contribución de genes duplicados en la adaptación a estrés en poblaciones de Saccharomyces cerevisiae”.
- TFC Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Septiembre 2014. Roser Montagud Martínez. “El efecto tamponados de las chaperonas en bacterias bajo fuerte deriva: Implicaciones en biotecnología”.
- TFC Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Septiembre 2014. Adolfo López Cerdán. “Aspectos moleculares de la respuesta al estrés térmico tras una duplicación en poblaciones de E. coli“.
- TFC Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Diciembre 2013. Victor Berlanga Laparra. “El papel de la proteína de choque térmico DNAK en la determinación del espectro molecular de mutaciones en Escherichia coli: Plegamiento y robustez mutacional”.
- TFC Biotecnología (ETSIAMN-UPV, IBMCP CSIC), Septiembre 2013. María Prats Escriche. “La evolución en acción: innovación funcional mediada por la sobreexpresión del complejo chaperonas GroES/EL en Escherichia coli MG1655::mutS”.
- TFC (ETSIAMN-UPV, IVIA), Febrero 2013. Alejandro Grau García. “Caracterización e identificación molecular de poblaciones españolas de piojo rojo de California, Aonidiella aurantii (Maskell.) (Hemiptera: Diaspididae): implicaciones para su control biológico”.
- TFC (ETSIAMN-UPV, IVIA), Septiembre 2011. Rafael Martínez Torres. “Determinación de la eficacia de Aganaspis daci (Weld, 1951) como agente de control biológico de Ceratitis capitata (Wiedemann), la mosca mediterránea de la fruta”.
- TFC (ETSIAMN-UPV, IVIA), Julio 2011. María Estarlich Sáez. “Determinación de la relación entre ratio de liberación de machos estériles de Ceratitis capitata y reducción del daño en fruta”.
- TFC (ETSIAMN-UPV, IVIA), Julio 2010. Rebeca Marín León. “Control biológico de Ceratitis capitata: Ensayos sobre el parasitismo de Diachasmimorpha longicaudata y compatibilidad entre poblaciones”.
- TFM (UV, IVIA), Mayo 2008. Óscar Mollá Hernández. “Métodos no destructivos de extracción de DNA aplicados al género Eilema: DNA barcoding”.
