Articulo: Homeostasis del Calcio Subcelular

Homeostasis del Calcio Subcelular

Nuestro equipo investigador posee una larga experiencia en el estudio dinámico del Ca2+ intracelular. El grupo arranca desde 1996 con financiación propia, habiendo conseguido 10 proyectos financiados en convocatorias oficiales que han dado lugar a 30 trabajos internacionales con un factor de impacto global de 166 puntos. Esta experiencia se inició hace ya más de 15 años dentro del grupo del profesor Javier García-Sancho, con el que Mayte Montero y Javier Alvarez realizaron entre los años 1989 y 1993 numerosos estudios con colorantes fluorescentes en relación con la homeostasis del Ca2+ en células de estirpe sanguínea, y en particular un estudio profundo del mecanismo de la entrada de Ca2+ dependiente del vaciamiento de los depósitos intracelulares de Ca2+, y su modulación por fosforilación. En octubre de 1993, Mayte Montero se desplazó por dos años al laboratorio del Prof. Tullio Pozzan, en la Universidad de Padova, donde llevó a cabo un proyecto consistente en medir directamente la concentración de Ca2+ en el retículo endoplásmico mediante la técnica de la aequorina recombinante (Montero et al., EMBO J. 14, 5467-5475, 1995; Montero et al., J. Cell. Biol. 139, 601-611, 1997). El Dr. Javier Alvarez colaboró también con este grupo durante una estancia sabática realizada el curso 1994-95 (Brini et al., J. Biol. Chem. 270, 9896-9903, 1995). A su regreso a Valladolid, a finales de 1995, los Dres. Montero y Alvarez pusieron a punto esta nueva técnica en el laboratorio, que pronto resultó ser muy fructífera. Durante los años 1996-97 conseguimos obtener por primera vez medidas dinámicas de Ca2+ en el retículo endoplásmico de células intactas, y obtuvimos datos en relación con los mecanismos de regulación de los receptores de inositol trifosfato del RE por la presencia de microdominios de Ca2+ en la vecindad de los mismos (Montero et al., FASEB J. 11, 881-885, 1997; Barrero et al., J. Biol. Chem. 272, 27694-27699, 1997).

Posteriormente, y gracias a la utilización de vectores virales para expresar las aequorinas quiméricas, conseguimos caracterizar el mecanismo de liberación de calcio del retículo endoplásmico inducido por la entrada de calcio (Ca2+-induced Ca2+ release, CICR) en cultivos primarios de células cromafines, lo que constituyó la primera demostración directa de la presencia de este mecanismo en un modelo celular neuroendocrino (Alonso et al., J. Cell Biol. 144, 241-254, 1999). Asimismo, utilizando aequorina dirigida a la mitocondria, conseguimos demostrar que la estimulación fisiológica de células cromafines produce elevaciones del Ca2+ mitocondrial muy superiores de lo que se pensaba en aquel momento, y que esa enorme captación de Ca2+ por las mitocondrias le permitía controlar la secreción de catecolaminas (Montero et al., Nature Cell Biology 2, 57-61, 2000; Montero et al., Eur. J. Neurosci. 13, 2247-2254, 2001; Montero et al., Biochem. J. 365, 451-459, 2002; Villalobos et al., FASEB J. 16, 343-353, 2002; Rigual et al., Eur. J. Neurosci. 16, 1690-1696, 2002). Esta técnica nos ha permitido también, entre otras cosas, estudiar de forma directa el mecanismo de captación y liberación de Ca2+ de la mitocondria a través del uniportador de Ca2+ mitocondrial (Montero et al., Mol. Biol. Cell 12, 63-71, 2001).

En el año 2000 nuestro grupo se enriqueció con la incorporación de los Dres. Mª Carmen Domínguez Lobatón y Alfredo Moreno, con una amplia experiencia previa en temas de transporte de membrana, pH y Ca2+ intracelular, biología molecular y cultivos celulares, y con el aporte de importante material y espacio de laboratorio propio. Esta incorporación ha sido muy fructífera y con ellos hemos demostrado recientemente que los receptores de InsP3 del retículo endoplásmico están modulados por oxidantes y por la proteína quinasa C (Montero et al., Cell Calcium 30, 181-190, 2001; Montero et al., J. Biol. Chem. 278, 49972-49979, 2003), y hemos descubierto también un nuevo mecanismo de regulación del uniportador de Ca2+ mitocondrial susceptible de modulación farmacológica (Montero et al., FASEB J. 16, 1955-1957, 2002; Montero et al., Br. J. Pharmacol. 141, 263-268, 2004; Montero et al., Biochem. J. 384, 19-24, 2004; Lobatón et al., Br. J. Pharmacol. 145, 862-871, 2005). En el momento actual estamos estudiando el impacto de la modificación de los flujos de Ca2+ mitocondriales, utilizando las nuevas herramientas farmacológicas creadas, sobre la dinámica celular global del Ca2+ (ver últimos trabajos publicados).

Recientemente se ha incorporado también a nuestro grupo la Dra. Rosalba Fonteriz, especialista en técnicas de patch-clamp y medidas de microfluorescencia, además de tener gran experiencia en el trabajo con células excitables: cardiacas, cromafines, GH3, etc. En los últimos años ha puesto además en marcha técnicas de aislamiento y estudio (corrientes, microfluorescencia, apoptosis) de células cardiacas de aurícula y ventrículo de ratón y de rata, tanto neonatal como adulta, así como de células cardiacas de aurícula humana obtenidas a través de una colaboración con el Dr. Santiago Flórez, Médico adjunto de Cardiología del Hospital Clínico Universitario de Valladolid.

Hemos empezado también recientemente a colaborar con diversos grupos nacionales en el campo de la patología mitocondrial, con idea de buscar alteraciones de la homeostasis del calcio mitocondrial en enfermedades mitocondriales. En los últimos años hemos conseguido dotar a nuestro equipo de nuevo equipamiento que nos permite en estos momentos realizar estudios de calcio tanto en poblaciones celulares como en célula única mediante microscopía de fluorescencia, microscopía de luminiscencia y microscopía confocal. Nuestro grupo está también implicado en la docencia de pregrado y postgrado. Forman parte de nuestro grupo 5 profesores numerarios del área de Bioquímica y Biología Molecular que imparten docencia en la Facultad de Medicina de la Universidad de Valladolid. Además, estos profesores participan también activamente en la docencia de postgrado del Programa de Doctorado “Biotecnología: Aplicaciones Biomédicas”, llevado a cabo conjuntamente por el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Fisiología y el Instituto de Biología y Genética Molecular (IBGM). De hecho, el profesor Javier Alvarez ha sido el coordinador de este Programa de Doctorado desde su creación.