Martes, 12 de Diciembre de 2017

Dinámica y función del genoma

    Replicación del DNA, división celular y cromatina

 

 

 Crisanto-Gutierrez_lab_people_copia.jpg


Crisanto Gutiérrez 

ECompogrupo

EListado

Resumen de investigación

La transición a la multicelularidad requiríó el desarrollo de nuevas estructuras y mecanismos para coordinar la división celular, la adquisición de identidades y la diferenciación en complejas redes regulatorias. Nuestro grupo está interesado en entender los mecanismos que controlan estos procesos y cómo la epigenética afecta a dicha coordinación. Para ello, usamos la planta Arabidopsis thaliana que nos permite realizar abordajes moleculares, celulares, genéticos y genómicos. Además, el desarrollo en plantas, al contrario que en animales, es postembrionario y continuo durante toda la vida. Así, nuestra investigación está encaminada a responder cuestiones fundamentales sobre control de la proliferación celular, la homeostasis celular y la replicación del genoma de organismos multicelulares y su regulación a nivel de organismo.

La proliferación celular es fundamental para la organogenesis que a su vez está determinada por un estricto control de la expression génica. Estudiamos la dinámica de la cromatina a lo largo del ciclo celular con especial énfasis en dos aspectos: uno, la regulación del potencial de proliferación, muy relacionado con el control de la expression génica en G1 y en G2, y la salida a diferenciación, y otro, relacionado con la duplicación del genoma. La duplicación del genoma implica que no solo el DNA sino la cromatina tiene que ser duplicada en cada ciclo celular. A su vez, varias etapas de la replicación están asociadas a estados específicos de la cromatina. Hemos identificado 9 estados de cromatina que definen el genoma de Arabidopsis en virtud de combinaciones de marcas epigenéticas. Estamos desarrollando metodologías genómicas para estudiar los orígenes de replicación en todos los tipos celulares de un organismo completo para determinar la influencia de las condiciones hormonales, las señales de desarrollo y el ambiente en su actividad. Este abordaje nos permite el uso de mutantes para el estudio de la replicación del genoma.

 fig01.300px
Identificación de orígenes de replicación del DNA en planta completa de A. thaliana mediante secuenciación masiva de cadenas nacientes pequeñas (SNS-seq). Los orígenes de replicación identificados (plántulas de 4 días) corresponden a los orígenes activos en todas las células proliferantes de la plantula.
 

 

 

Crisanto-Gutierrez_Fig_1_states_copia.jpg
El genoma de Arabidopsis (Chr 1) en 9 estados de cromatina (coloreados).

 

 

 

 

Crisanto-Gutierrez_Fig_2_roots_copia.jpg

Identificación de las histonas H3.1 y H3.3 en la raiz de Arabidopsis.

 

 

 Publicaciones

2017

Desvoyes, B.*, Vergara, Z.*, Sequeira-Mendes, J., Madeira, S., Gutierrez, C. (2017) A rapid and efficient ChIP protocol to profile chromatin binding proteins and epigenetic modifications in bulk Arabidopsis tissue. Methods Mol. Biol. 1675, 71-81. * shared 1st coauthorship.  

Desvoyes, B.*,+, Sequeira-Mendes, J.*, Vergara, Z., Madeira, S., Gutierrez, C+. (2017) Sequential ChIP protocol for profiling bivalent epigenetic modifications in the same chromatin fiber (ReChIP). Methods Mol. Biol. 1675, 83-97.  * shared 1st coauthorship, + Co-corespondent authors

Dvorackova, M., Raposo, B., Matula, P., Fuchs, J., Schubert, V., Peska, V., Desvoyes, B., Gutierrez, C., Fajkus, J. (2017)  Replication of Ribosomal RNA Genes in Arabidopsis thaliana Occurs both inside and outside of the Nucleolus during S-Phase Progression. J. Cell Sci. (in press; doi: 10.1242/jcs.202416).

Vergara, Z., Sequeira-Mendes, J., Morata, J., Hénaff, E., Peiró, R., Costas, C., Casacuberta, J.M., Gutierrez, C. (2017) Retrotransposons are specified as DNA replication origins in the gene-poor regions of Arabidopsis heterochromatin. Nucleic Acids Res. 45, 8358-8368.

Fernandez-Marcos, M., Desvoyes, B., Manzano, C., Liberman, L.M., Benfey, P.N., del Pozo, J.C., Gutierrez, C. (2017) Control of Arabidopsis lateral root boundaries by MYB36. New Phytol. 213, 105-112.

Vergara, Z., Gutierrez, C. (2017) Emerging roles of chromatin in the maintenance of genome organization and function in plants. Genome Biol. 18, 96.

2016

Gutierrez, C., Desvoyes, B., Vergara, Z., Otero, S., Sequeira-Mendes, J. (2016) Links of genome replication, transcriptional silencing and chromatin dynamics. Curr. Opin. Plant. Biol. 34, 92-99.

Desvoyes, B., Gutierrez, C. (2016) A plant solution to the CDK conundrum in the DNA damage response. EMBO J. 35, 2061-2063. 

Gutierrez, C. (2016) 25 years of cell cycle research: what’s ahead?  Trends Plant Sci. 21, 823-833. 

Sequeira-Mendes, J., Gutierrez, C. (2016) Genome architecture: from linear organisation of chromatin to 3D assembly in the nucleus. Chromosoma 125, 455-469.

Otero, S*., Desvoyes, B.*, Peiró, R., Gutierrez, C. (2016) Histone H3 dynamics uncovers domains with distinct proliferation potential in the Arabidopsis root. Plant Cell 28, 1361-1371 * 1st coauthors.              Plant Cell 28, 1235 (2016) In Brief- Hofmann, N. Last exit to differentiation: histone variants as signspots.

Mauri, N., Fernandez-Marcos, M., Costas, C., Desvoyes, B., Pichel, A., Caro, E., Gutierrez, C. (2016) GEM, a member of the GRAM domain family of proteins, is part of the ABA signaling pathway. Sci. Rep. 6, 22660.

García-Cruz, K., García-Ponce, B., Garay-Arroyo, A., Sanchez, M.P., Ugartechea-Chirino, Y., Desvoyes, B., Pacheco-Escobedo, M., Tapia-López, R., Ransom-Rodriguez, I., Gutierrez, C., Alvarez-Buylla, E. (2016) The MADS-box XAANTAL1 Increases proliferation at the Arabidopsis root stem-cell niche and participates in transition to differentiation by regulating cell cycle components. Ann. Bot. 118, 787-796.

Havlová, K., Dvořáčková, M., Peiro, R, Abia, D., Mozgová, I., Vansáčová, L., Gutierrez, C., Fajkus, J. (2016) Variation of 45S rDNA intergenic spacers in Arabidopsis thaliana. Plant. Mol. Biol. 92, 457-471.

2015

Gutierrez, C., Puchta H. (2015) Chromatin and Development: s Special issue. Editorial. Plant J. 83, 1-3.

Sequeira-Mendes, J., Gutierrez, C. (2015) Links between genome replication control and chromatin landscapes. Plant J. 83, 38-51.

Rodriguez-Mega, E., Pyñeiro-Nelson, A., Gutierrez, C., Garcia-Ponce, B., Sanchez, M.P., Zluhen-Martinez, E., Alvarez-Buylla, E.R., Garay-Arroyo, A. (2015) The role of transcriptional regulation in the evolution of plant phenotype. Dev. Dyn. 244, 1074–1095.

2014

Desvoyes, D., Fernandez-Marcos, M., Sequeira-Mendes, J., Otero, S., Vergara, Z., Gutierrez, C. (2014) Looking at plant cell cycle from the chromatin window. Frontiers Plant Sci. 5, 369.

Sequeira-Mendes, J., Aragüez, I., Peiró, R., Zhang, X., Jacobsen, S.E., Bastolla, U., Gutierrez, C. (2014) The Functional Topography of the Arabidopsis Genome is organized in a reduced Number of linear Motifs of Chromatin states. Plant Cell 26, 2351-2366.

Otero, S., Desvoyes, B., Gutierrez, C. (2014) Histone H3 dynamics in plant cell cycle and development. Cytogenet. Genomic Res. 143, 114-124.

Edgar, B.A., Zielke, N., Gutierrez, C. (2014) Endocycles: a recurrent evolutionary innovation for post-mitotic cell growth. Nature Rev Cell Mol. Biol. 15, 197-210.

Coego, A., Brizuela, E., Castillejo, P., Ruiz, S., Koncz, C., del Pozo, J.C., Piñeiro, M., Jarillo, J.A., Paz-Ares, J., Leon J., and the TRANSPLANTA Consortium. (2014) The TRANSPLANTA Collection of Arabidopsis Lines: A resource for Functional Analysis of Transcription Factors based on their conditional Overexpression. Plant J. 77, 944-953.

Desvoyes, B., de Mendoza, A., Ruiz-Trillo, I., Gutierrez, C. (2014) Novel roles of plant RETINOBLASTOMA-RELATED (RBR) protein in cell proliferation and asymmetric cell division. J. Exp. Bot. 65, 2657-2666.

Hénaff, E., Vives, C., Desvoyes, B., Chaurasia, A., Payet, J., Gutierrez, C., Casacuberta, JM. (2014) Extensive amplification of the E2F transcription factor binding sites by transposons during evolution of Brassica species. Plant J. 77, 852-862.

2013

Lario, L., Ramirez-Parra, E., Gutierrez, C., Spampinato, C., Casati, P. (2013) ANTI-SILENCING FUNCTION1 proteins are involved in ultraviolet-induced DNA damage repair and are cell cycle regulated by E2F transcription factors in Arabidopsis. Plant Physiol. 162, 1164-1177.

Triviño, M., Martín-Trillo, M., Ballesteros I., Delgado D., de Marcos, A., Desvoyes, B., Gutierrez, C., Mena, M., Fenoll, C. (2013) Timely expression of Arabidopsis stoma-fate master regulator MUTE is required for specification of other epidermal cell types. Plant J. 75, 808-822.

Gutierrez, C., Sequeira-Mendes, J., Aragüez, I. (2013) Replication of Plant genomes. En: The Plant Sciences: Molecular Biology. M. Tester, R. A. Jorgensen, Eds. Article ID: 349832. Springer.

2012

Stroud, H.+, Otero, S. +, Desvoyes, B., Ramirez-Parra, E., Jacobsen, S.E., Gutierrez, C. Genome-wide analysis of histone H3.1 and H3.3 variants in Arabidopsis thaliana. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 5370-5375 (2012). + Co-first authors

Sanchez, M.P. +, Costas, C. +, Sequeira-Mendes, J. +, Gutierrez, C. DNA replication control in plants. (2012) Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 4:a01014+ Co-first authors

Manzano, C., Ramirez-Parra, E., Casimiro, I., Otero, S., Desvoyes, B., De Rybel, B., Beeckman, T., Casero, P., Gutierrez, C., del Pozo, J.C. Auxin and epigenetic regulation of SKP2B, an F-box that represses lateral root formation. Plant Physiol. 160, 749-762 (2012).

Caro, E., Desvoyes, B., Gutierrez, C. (2012) GTL1 keeps cell growth and nuclear ploidy under control. EMBO J. 31, 4483-4485 (2012).

 2011

Costas, C.+, Sanchez, M.P.+, Stroud, H.+, Yu, Y., Oliveros, J.C., Feng, S., Benguria, A., López-Vidriero, I., Zhang, X., Solano, R., Jacobsen, S.E., Gutierrez, C. (2011) Genome-wide mapping of Arabidopsis origins of DNA replication and their associated epigenetic marks. Nat. Struct. Mol. Biol. 18, 395-400.   + Co-first authors

Lario, L., Ramirez-Parra, E., Gutierrez, C., Casati, P., Spampinato, C. (2011) Regulation of plant MSH2 and MSH6 genes in the UV-B induced DNA damage response. J. Exp. Bot. 62, 2925-2937.

Costas, C. +, Desvoyes, B. +, Gutierrez, C. (2011) A chromatin perspective of cell cycle progression. Biochim. Biophys. Acta 1809, 379-387. + Co-first authors

Costas, C. +, Sanchez, M.P. +, Sequeira-Mendes, J. +, Gutierrez, C. (2011) Progress in understanding DNA replication control. Plant Sci. 181, 203-209. + Co-first authors

Sanmartin, M., Sauer, M., Muñoz, A., Zouhar, J., Ordoñez, A., van de Ven, W.T.G., Caro, E., Sanchez, M.P., Raikhel, N., Gutierrez, C., Sanchez-Serrano, J.J., Rojo, E. (2011) A molecular switch for initiating cell differentiation in Arabidopsis. Curr. Biol. 21, 999-1008.

2010

Desvoyes, B., Sanchez, M.P., Ramirez-Parra, E., Gutierrez, C. (2010) Impact of nucleosome dynamics and histone modifications on cell proliferation during Arabidopsis development. Heredity 105, 80-91.

Jacob, Y.*, Stroud, H.*, LeBlanc, C., Feng, S., Zhou, L., Caro, E., Hassel, C., Gutierrez, C., Michaels, S.D., Jacobsen, S.E. (2010) Two histone H3 lysine methyltransferases, ATXR5 and ATXR6, regulate DNA replication in heterochromatin. Nature 466, 987-991.