La organismos del dominio Arquea representan una gran diversidad de hábitats, estilos de vida y divisiones celulares. El dominio representa una gran diversidad de organismos procariotes que se caracterizan por presentar una maquinaria basal similar a los eucariotes. Este tipo de organización hace que el estudio de su repertorio de factores de que se unen al DNA (FTs) y su organización en términos de redes regulatorias las hace particularmente interesantes. Sin embargo, sólo una pequeña fracción de sus reguladores y de sus regulones ha sido caracterizada experimentalmente. En este trabajo y basados en análisis publicados anteriormente y como continuación del proyecto financiado anteriormente (IN217508), se propone, la reconstrucción de la red regulatoria en tres organismos que consideramos modelo (Sulfolobus solfataricus, Pyrococcus abyssi y Nanoarchaeum equitans) y cuyos genomas están completamente secuenciados. Para dicho fin, se han considerado diversos elementos, tales como el repertorio de FTs (el cual ya se tiene identificado computacionalmente para 52 genomas), la predicción de operones, la recopilación de datos de expresión global, la identificación de ortologos, la utilización de herramientas computacionales, tales como string (una base de datos dedicada a la predicción de interacciones proteína-proteína), datos de microarreglos o de proteomas, así como la predicción de promotores y sus sitios de regulación. Finalmente, se propone la caracterización experimental de una familia de reguladores (Lrp) que incluyen a probables reguladores globales. En una primera etapa se propone la reconstrucción de la red en los organismos previamente mencionados, para que el enfoque sea posteriomente expandido hacia el resto de los arqueas completamente secuenciados y de los cuales tenemos información de sus reguladores transcripcionales. Adicionalmente, se propone que durante el proceso de reconstrucción, se identifiquen computacionalmente nuevos reguladores transcripcionales y que estos sean evaluados en términos de su abundancia para identificar eventos de expansión, contracción y invención de novo en los diversos genomas. El proyecto tiene como una de sus metas principales, más allá de la reconstrucción de la red regulatoria en estos organismos, la identificación de sus módulos funcionales y del papel funcional de los FTs identificados. La descripción funcional de la familia Lrp tiene como meta, la reconstrucción de una proteína reguladora “consenso”. En este sentido, en la segunda y tercera etapa del proyecto, se realizará la construcción de dicha proteína y se evaluará su paperl regulatorio en una cepa E. coli lrp-. Adicionalmente, se espera que las predicciones sean importantes para el diseño racional de experimentos dirigidos a corroborar las probables funciones, que serán depositadas en un servidor web del Instituto. Finalmente, se propone que durante la realización de este proyecto se graduen estudiantes de licenciatura y posgrado.

Contribución y Consistencia del Proyecto_x000D_ _x000D_ El presente proyecto es innovador dado que se utilizarán métodos bioinformáticos y experimentales para la reconstrucción de las redes regulatorias en los genomas de diferentes Arqueas. El proyecto se realizara como una continuación del proyecto financiado anteriormente por PAPIIT (IN217508) y que pretendía analizar de forma exhaustiva el repertorio de FTs para dilucidar su función probable. _x000D_ En este sentido, la propuesta de este proyecto intenta reconstruir de una forma exhaustiva y con datos altamente confiables, la red regulatoria de diversos genomas de Arqueas y en partícular nos enfocaremos en una primer etapa en los organismos Sulfolobos solfataricus, Pyrococcys furiosus y Nanoarchaeaum equitans. El proyecto, nos permitirá inferir el papel de cada uno de los reguladores transcripcionales en el contexto de una red regulatoria, es decir, con este enfoque podemos identificar aquellos reguladores que pueden ser considerados como globales y aquellos reguladores locales. Adicionalmente, podremos identificar promotores, sitios de unión al DNA (sitios operadores y activadores), así como el posible papel desde una perspectiva fisiológica, es decir, cual es la función más probable en la cual esta involucrado dicho TF. Con dichas predicciones se pretende proveer de la información necesaria con la cual se puedan diseñar experimentos específicos para corroborar dicha predicción y finalmente, determinar el papel del TF en un contexto global, es decir, el papel dentro de un módulo funcional en la estructura de una red regulatoria._x000D_ La reconstrucción de las redes de regulación nos permitirá generar los módulos funcionales en una red de regulación. Para dicho fin utilizaremos diversos organismos modelo como Sulfolobos solfataricus, Pyrococcys furiosus y Nanoarchaeaum equitans y que se compararan con las redes de regulación descritas en las bacterias E. coli y B. subtilis. Dicha comparación nos permitira sugerir diversas hipótesis acerca de la topología de la red._x000D_ Adicionalmente, nuestro estudio no sólo permitirá generar una colección de datos organizados provenientes de la literatura referentes a la función de los factores de transcripción desde una perspectiva funcional, sino que también nos permitirá generar la infraestructura necesaria para proponer una base de datos que integre la información concerniente a los módulos funcionales en diversos organismos, es decir como un depósito de las funciones fisiológicas de los TFs. Asi mismo, el proyecto nos permitirá identificar aquellos reguladores que podrían ser considerados como globales y como locales, y preguntar si este tipo de proteínas están asociadas a familias grandes o pequeñas o bien si son organismo específico o universales, entre otras._x000D_ Finalmente, se propone la evaluación experimental de una red de regulación utilizando un enfoque novedoso y que consiste en la reconstrucción de un regulador ancestral, es decir, tomando aquellos reguladores de la familia Lrp (que incluyen los reguladores globales mejor descritos en arqueas, son proteínas pequeñas y asociados a la regulación de genes biosintéticos) se construirá una proteína consenso y se sobreexpresará en una cepa de Escherichia coli K12, para posteriormente realizar un análisis proteómico e identificar aquellas proteínas que se están sobreexpresando y que podrían estar reguladas por el nuevo regulador transcripcional, evidenciando su probable rol de regulador global._x000D_ _x000D_ _x000D_ CONSISTENCIA_x000D_ El proyecto propuesto por nuestro laboratorio es con miras a consolidad la línea de investigación en el área de bioinformática y ofrece la oportunidad de explotar este nicho de investigación tanto en el Instituto como en la UNAM. Por otra parte, el Instituto cuenta con diversos grupos de trabajo que hacen investigación en distintos microoganismos en el área de biología molecular, tratando de dilucidar los mecanismos de regulación que dan cuenta de la expresión de los genes y que adaptan a los organismos a un medio cambiante. Nuestro grupo de trabajo contribuye con un enfoque teórico en el área de bioinformática que será útil para todos aquellos grupos que trabajan en regulación transcripcional en el Instituto y en la UNAM y sobretodo nos pone a la vanguardia de los grupos de investigación en el área de los organismos arqueales, dado que somos pocos los grupos a nivel mundial. Así mismo, nuestro grupo ha contribuido significativamente en la construcción y evaluación experimental de las proteínas consenso (cistatínas) y mostrado la eficiencia funcional en la construcción de dichas proteínas. Finalmente, el grupo ha contribuido en la formación de recursos humanos tanto en el área de docencia como en la formación de licenciados, maestros y doctores no sólo en los programas de nuestra dependencia, sino también en otras escuelas y facultades dentro y fuera de la Universidad Nacional._x000D_