GRUPOS DE INVESTIGACION Y DE FORMACION EN LA INVESTIGACION: 1) Nombre del grupo: Física Estadística de estructuras biológicas Componentes: Pedro Tarazona Lafarga, catedrático del Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada, UAM. Enrique Velasco Caravaca, profesor titular del Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada, UAM. Tema de trabajo: Modelización y análisis, mediante técnicas teorías y de simulación por ordenador, de las estructuras biológicas y de sus procesos de auto-ensamblamiento. Partiendo de su experiencia en la Física Estadística de la materia blanda (líquidos, cristales líquidos,...) este grupo ha abordado el estudio de estructuras biológicas, con modelos de membranas lipídicas y de filamentos de proteínas. También cuenta con experiencia en el análisis del plegamiento de ARN y en la dinámica evolutiva de poblaciones de moléculas autoreplicantes. La realización de Tesis Doctorales en este grupo es aconsejable para estudiantes que hayan accedido al Posgrado en Biofísica desde un Grado de Física y que tengan preferencia por un trabajo teórico. Los principales objetivos formativos son la capacidad de modelización de sistemas complejos y su análisis con las técnicas teóricas y de simulación de la Física Estadística. Resulta fundamental la interacción con grupos experimentales, tanto en el proceso de modelización como en el de análisis de los resultados. Pueden ofertarse Tesis Doctorales mixtas con grupos experimentales, en las que el doctorando realizarse el proceso completo de observación, interpretación y análisis con el apoyo de los dos grupos. 2).- Nombre del grupo: Procesos biológicos en superficies Componentes: Marisela Vélez Tirado, contratada “ Ramón y Cajal” http://www.uam.es/marisela.velez Iván López Montero , pos doc Pablo Mateos, estudiante de doctorado Pilar López Navajas, estudiante de doctorado (codirigida por el Dr. G Rivas, CIB-CSIC) Tema de trabajo: Trabajamos en la caracterización estructural y dinámica de procesos biológicos que ocurren en superficies. El estudio se realiza mediante técnicas de caracterización de moléculas individuales (microscopía de fuerzas atómicas) y técnicas de cuantificación de interacciones entre ligandos solubles y ligandos anclados en la superficie. Ambas técnicas requieren de la incorporación controlada y orientada en la superficie de las moléculas objeto de estudio. Esta etapa se realiza mediante la preparación de bicapas lipídicas ancladas con incorporación de las proteínas de interés. El sistema biológico actualmente estudiado es la formación del complejo septal bacteriano, su estructura y las interacciones entre sus distintos componentes. También se utilizan como sistema modelo de membranas biológicas los liposomas gigantes, de dimensiones similares a las de las células. La formación doctoral ofrecida puede adaptarse considerando la preparación anterior del estudiante: aquellos con mayor formación biológica pueden realizar un trabajo más enfocado a la puesta a punto y optimización de los sistemas modelo, mientras que estudiantes con formación más cuantitativa en química o física pueden enfocarla más hacia la cuantificación de los procesos e incluso, mediante la colaboración con grupos de físicos teóricos, avanzar en la modelización de los resultados experimentales. 3). Nombre del grupo: Laboratorio de Procesamiento Neuronal Componentes: Gonzalo García de Polavieja Embid, contratado Ramón y Cajal Sara Arganda Carreras, estudiante de doctorado Srikanth Ramaswamy, estudiante de doctorado Tema de trabajo: Estudiamos el procesamiento de redes sensoriales desde un punto de vista teórico y experimental. El estudio teórico emplea técnicas de Física Estadística, Dinámica y Teoría de Información. El estudio experimental consiste en electrofisiología y técnicas de imagen. Nuestros sistemas biológicos favoritos son la sanguijuela Hirudo medicinalis y la mosca Drosophila melanosgaster. Tanto para problemas visuales, como olfativos y mecanosensoriales, nos concentramos en estudiar el tipo de codificación de los estímulos naturales y en cuáles son las operaciones o algoritmos que emplean. La formación doctoral ofrecida es, en el caso ideal, tanto teórica como experimental, aunque se adapta a las preferencias del alumno. En cualquier caso, la colaboración 4).- Nombre del grupo: Biología de Sistemas (Evolutionary Systems Biology Lab, http://bioinfo.cnio.es/~jpoyatos/) Componentes: Juan F. Poyatos, Investigador Ramón y Cajal . Francisco Camas, estudiante de doctorado Tema de trabajo: El laboratorio está centrado en el estudio de diversos aspectos dinámicos, evolutivos, y organizativos de los sistemas genómicos. Las principales líneas de investigación actual están relacionadas con el estudio de la estructura modular de las redes bio-moleculares, el estudio de la organización y evolución de los genomas eucariotes, el análisis de las propiedades dinámicas de circuitos genéticos asociados a la toma de decisiones y a la generación de oscilaciones, el estudio teórico-experimental del comportamiento de las redes genéticas sintéticas, la dinámica evolutiva del cáncer y la senescencia celular, etc. Estos análisis se llevan a cabo combinando modelización matemática (aplicando técnicas de la dinámica no-lineal) y/o técnicas estadísticas, en estrecha colaboración con grupos experimentales. El grupo tiene vocación multidisciplinar tanto en sus temas de trabajo como en su composición. La realización de Tesis Doctorales en este grupo es aconsejable para estudiantes que hayan accedido al Postgrado en Biofísica desde un Grado de Física, Ciencias de la Computación o Biología. Dependiendo del interés y la formación del estudiante, su tesis puede centrarse en diversos aspectos teóricos, evolución molecular, genómica, dinámica no lineal o teórico-experimentales, en colaboración con grupos experimentales, donde el estudiante puede optar a una tesis más experimental pero con contenido teórico. 5).- Nombre del grupo: Laboratorio Circuitos Neuronales Componentes: Liset Menendez de la Prida, Investigador Ramón y Cajal Beatriz Gal, colaborador postdoctoral Yoryani García-Uzcátegui, becaria predoctoral Tema de trabajo: El objetivo fundamental de nuestro trabajo es comprender cómo los circuitos neuronales generan actividad eléctrica en condiciones fisiológicas y patológicas (epilepsia). Estudiamos los microcircuitos del hipocampo y la región parahippocampal tanto in vitro como in vivo, utilizando una combinación de técnicas electrofisiológicas, morfológicas y de biología molecular a nivel celular y multi-celular. Mediante la utilización de diferentes herramientas computacionales pretendemos desentrañar los mecanismos básicos que subyacen a la generación de diferentes patrones de actividad. La formación doctoral ofrecida se adapta a dos perfiles profesionales muy concretos: biomédico (medicina, biología, etc..) y físico-matemático (física, ingenierías, etc..). El tipo de trabajo a desarrollar en el laboratorio contempla una fase experimental y una de análisis. En ambos casos es deseable que los estudiantes adquieran experiencia en tanto en la fase experimental como en la de análisis, aunque el peso de la actividad a desarrollar se ajuste en función de los perfiles profesionales. web del laboratorio: http://hobbes.fmc.uam.es/liset/index.htm 6).- Nombre del grupo: Sistemas dinámicos en biología. Componentes: Raúl Guantes Navacerrada, investigador contratado 'Ramón y Cajal'. Tema de trabajo: Muchos procesos elementales que tienen lugar en biología se pueden modelizar usando teoría de sistemas dinámicos. Además, estos procesos suelen tener un componente aleatorio o estocástico (por ejemplo, debido a fluctuaciones de temperatura o al carácter probabilista de las propias reacciones bioquímicas). El efecto del ruido es fundamental a la hora de determinar la eficiencia o incluso la función de un proceso biológico. Mi trabajo se centra en la aplicación de modelos dinámicos y estocásticos al estudio de sistemas biológicos elementales, con el objetivo de entender de una forma cuantitativa su funcionamiento y proponer modelos para sistemas más complicados. El espectro de los sistemas estudiados abarca desde moléculas o células individuales (estudio de eficiencia en motores moleculares, o procesado de información en neuronas aisladas) hasta el funcionamiento de pequeñas redes biológicas, como circuitos neuronales o redes genéticas. La interacción con otros grupos teóricos o experimentales es fundamental, y en este sentido la formación doctoral ofrecida, aunque es aconsejable para estudiantes de Física o Matemáticas con interés en un trabajo teórico, puede ser extensible a estudiantes de Biología con interés por la Biología cuantitativa y el deseo de trabajar en un entorno multidisciplinar combinando teoría y experimento. 7) Nombre del grupo: Estudio de procesos de maduración viral Componentes: José L. Carrascosa. Profesor de Investigación, CSIC. José Ruiz Castón. Contratado Ramón y Cajal. Javier Chichón. Contratado Titulado Superior. Xabier Agirrezabala. Becario Predoctoral. Daniel Luque. Becario Predoctoral. Roberto Miranda. Becario Prdoctoral. Tema de trabajo: Los procesos de maduración de los virus complejos de DNA bicatenario implican una serie de cambios conformacionales en distintos componentes estructurales de los viriones y van acompañados del empaquetamiento del DNA. Este proceso requiere la acción concertada de varios componentes virales, incluyendo una ATPasa que genera la energía necesaria para la traslocación del DNA al interior de la cabeza viral. Nuestro grupo está estudiando estos procesos en varios sistemas modelos, y ya disponemos de las estructuras de algunos de los componentes implicados. Nos proponemos analizar los distintos componentes de los sistemas empaquetadores, así como los complejos funcionales que forman para determinar a nivel molecular los modelos de funcionamiento de estas complejas máquinas biológicas. La realización de Tesis Doctorales en este grupo es aconsejable para estudiantes que hayan accedido al Posgrado en Biofísica desde un Grado de Bioquimica ó Química, y que tengan preferencia por un trabajo experimental. Los principales objetivos formativos son el manejo de técnicas de bioquímica, biología molecular, microscopía electrónica avanzada y procesamiento digital de imagen. 8).- Nombre del grupo: Estructura y función de las chaperonas moleculares Componentes: José María Valpuesta. Profesor de Investigación, CSIC. Jaime Martín-Benito. Contratado Titulado Superior. Ricardo Arias. Becario Postdoctoral HFSP. Jorge Cuellar. Becario predoctoral FPI. Hugo Yébenes. Becario predoctoral FPI. Paloma Gutiérrez. Becario predoctoral. Silvia Hormeño. Becario Predoctoral Tema de trabajo: Aunque la información para el correcto plegamiento de las proteínas está almacenada en su propia secuencia, en muchas ocasiones no pueden alcanzar esa conformación final debido a las condiciones adversas que se producen en la célula como consecuencia de la alta concentración de moléculas biológicas y otras situaciones de estrés. Para resolver este problema, los organismos han creado una serie de proteínas llamadas chaperonas moleculares, que intervienen en los procesos de plegamiento asistiendo a las proteínas para que consigan adquirir su conformación funcional. Estos mecanismos son de distinta naturaleza, como lo son los distintos grupos de chaperonas moleculares, y el proyecto en curso desde hace varios años trata de caracterizar, tanto estructural como funcionalmente algunas de estas chaperonas, su interacción con el sustrato y con otras chaperonas que actúan de manera concertada. Las técnicas que se utilizan durante este estudio son técnicas bioquímicas (purificación de chaperonas) como técnicas de microscopía electrónica y procesamiento de imagen, microscopía de fuerzas atómicas y técnicas de análisis de moléculas individuales como pinzas ópticas. Se aconseja la realización de Tesis Doctoral para estudiantes que hayan accedido al Postgrado en Biofísica desde un Grado de Bioquímica, Química y Física. El trabajo será fundamentalmente de carácter práctico y conllevará el uso de algunas de las técnicas descritas anteriormente. 9).- Nombre del grupo: Biofuncionalización y estructuración de superficies. Componentes: José Manuel Martínez Duart, Catedrático del Departamento de Física Aplicada, UAM. Miguel Manso Silván, investigador contratado RyC del Departamento de Física Aplicada, UAM. María Arroyo estudiante de doctorado Tema de trabajo: Creación de regiones con cadenas orgánicas funcionalizadas mediante técnicas fisicoquímicas. El proceso de funcionalización depende del tipo de substrato (metales, semiconductores, cerámicas) y del tipo de grupo funcional que se desee (carboxilo, amino, etc). En la actualidad se desarrollan igualmente superficies antiadherentes que minimizan la adsorción de biomoléculas en la superficie con derivados del polietilenglicol. Estos procesos generales se aplican en sistemas de interacción específica de biomoléculas (DNA, Igg, enzimas) y en sistemas celulares. Los estudiantes realizan una gama amplia de labores fundamentalmente experimentales que implican un desenvolvimiento en manejo instrumental físico, químico y biológico (aunque frecuentemente se recurra al uso del ordenador como herramienta de modelización). En general los estudiantes son libres de desarrollar preferentemente una cierta vía y desarrollar ciertos experimentos avanzados en colaboración con otros Departamentos (Biología molecular, Química Analítica). En este caso queda justificada la solicitud de una tesis doctoral mixta. 10.)- Nombre del grupo: Función de AF10 en la diferenciación hematopoyética y el desarrollo temprano de Drosophila. Identificación de genes diana primarios. Componentes: Juan J. Arredondo, Contratado Ramón y Cajal, Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, UAM. Tema de trabajo: Análisis funcional del la proteína leucemiogénica AF10 en células de linaje hematopoyético y en el desarrollo temprano del embrión de Drosophila. Se llevara a cabo una aproximación genómica a la función de esta proteína en ambos sistemas con objeto de identificar los genes regulados por AF10 y por tanto su contribución a la regulación de la diferenciación hematopoyética y el desarrollo temprano en Drosophila. La realización de Tesis Doctorales en este grupo es aconsejable para estudiantes que hayan accedido al Posgrado en Biofísica desde un Grado de Física y que tengan preferencia por un trabajo práctico en biología que les permita en un futuro levar a cabo aproximaciones orientadas desde la física a problemas biológicos. Por otra parte el análisis de datos sobre la función de las proteínas en un contexto del genoma completo requiere de un profundo trabajo informático. Esto podría resultar interesante para aquellos alumnos procedentes del campo de la Biología de estén interesados en una orientación hacia la Bioinformática. Se podrían ofertar tesis doctorales con un enfoque fundamentalmente biológico así como tesis doctorales mixtas en colaboración con grupos que realicen su trabajo en campos próximos a la bioinformática. 11).- Nombre del grupo: Biofisica de sistemas complejos Departamento de Biofísica, Instituto de Química Física "Rocasolano", CSIC. Componentes: Pilar Lillo Villalobos, Científico Titular Rutger Diederix, Doctor contratado Silvia Zorrilla López, Doctor contratado Guillermo Bernabeu, Titulado técnico contratado Tema de trabajo: Estructura, Dinámica e Interacciones de biomoléculas y estructuras complejas hasta nivel celular: Espectroscopia Láser de Fluorescencia, Espectroscopia de Correlación de Fluorescencia (FCS) y Transferencia de Energía (FRET) resuelta en el tiempo: Objetivos generales: Estudiar la estructura, dinámica e interacciones de biomoléculas y complejos supramoleculares, desde condiciones próximas a las fisiológicas hasta estudios en célula viva, en tiempo real, utilizando espectroscopía láser de fluorescencia resuelta en el tiempo, métodos de FCS y FRET, y métodos de biología celular y molecular. Objetivos específicos Interacción proteína-proteína y proteína-ADN en medios aglomerados semejantes a los fisiológicos. Caracterización estructural de intermedios de plegamiento. Análisis de la organización estructural y dinámica de complejos multiproteicos relevantes en el proceso de división celular. Desarrollo de métodos avanzados de fluorescencia para el estudio de los sistemas biológicos a diferentes niveles de organización. La realización de Tesis Doctorales en este grupo es aconsejable para estudiantes que hayan accedido al Posgrado en Biofísica desde un Grado de Física o Química y que tengan preferencia por un trabajo experimental, de carácter pluridisciplinar. 12).- Nombre del grupo: Biofísica Macromolecular Departamento de Proteínas, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC. Componentes: Germán Rivas Caballero. Dr. Química. Científico Titular, CSIC. Allen P. Minton. NIH (EEUU). Dr. Química. Investigador Visitante Asociado. Mercedes Jiménez Sarmiento. Dra. Biología. Titulada Superior, CSIC. Carlos Alfonso Botello. Dr. Química. Titulado Técnico, CSIC. José Manuel González Izquierdo. Dr. Química. Investigador Contratado. Pilar López Navajas. Lcda. Farmacia. Becaria predoctoral CAM (codirigida por la Dra. Marisela Vélez, grupo 2). Ariadna Martos Sánchez. Lcda. Química. Estudiante de doctorado. Tema de trabajo: Nuestro laboratorio está interesado en la caracterización biofísica de las interacciones macromoleculares reversibles que dan lugar a la formación de complejos implicados en procesos biológicos esenciales. In vivo, estos complejos se forman en medios que contienen una alta concentración total de macromoléculas (del orden de cientos de mg/ml), ocupando una fracción considerable del volumen total. Estos medios, que se denominan aglomerados, son muy diferentes de las disoluciones diluidas (< 1mg/ml) en la que estos complejos se estudian in vitro. Las consecuencias energéticas del volumen excluido en estos medios aglomerados sobre procesos de asociación pueden modificar, cualitativa y cuantitativamente, conclusiones derivadas de estudios in vitro. Por estas razones, ponemos especial énfasis en estudiar cuantitativamente la influencia de la exclusión de volumen en medios fisiológicamente aglomerados sobre la energética y la dinámica de formación de estos complejos. Abordamos este reto experimental mediante la combinación de métodos bioquímicos, biofísicos y estructurales, en especial, mediante el desarrollo y la aplicación de nuevos métodos de ultracentrifugación analítica y de dispersión de luz, que están especialmente adaptados para la detección y la caracterización cuantitativa (estequiometría, afinidad, reversibilidad) de interacciones macromoleculares en medios aglomerados. La realización de Tesis Doctorales en nuestro grupo es aconsejable para estudiantes que hayan accedido al Postgrado en Biofísica desde un Grado de Bioquímica, Química y Física. 13.- Nombre del grupo: Efecto de las fuerzas físicas sobre el Desarrollo Biológico y el Envejecimiento (MDBML) Componentes: Roberto Marco Cuéllar, Catedrático de Bioquímica, Biofísica y Biología Molecular Colaboradores del Proyecto F. Javier Medina, CIB (CSIC, Madrid), Emilio de Juan (Universidad de Alicante). Eberhard Horn Ulm (Universidad, Alemania) J. Van Loon (Universidad Libre de Amsterdam, Holanda). Aida Villa , Técnico de Laboratorio Tema de trabajo: Trabajamos sobre la caracterización de los efectos de los factores físicos sobre el desarrollo de los artrópodos y su envejecimiento. Los factores físicos que estamos analizando son los alterados en el Espacio, concretamente la falta o disminución de la gravedad, una fuerza física que ha estado operando de forma permanente sobre los seres vivos durante la evolución, seres vivos que se encuentran adaptados a los valores terrestres y que es detectada eficientemente a nivel celular por todos ellos, aunque también se han desarrollado sistemas específicos para su detección en el caso de los sistemas multicelulares complejos. El estudio intenta profundizar en los procesos que definen el fenotipo a partir de la modulación del genotipo por los factores ambientales y se realiza mediante experimentos en instrumentación de simulación de la ausencia/disminución y aumento de la fuerza gravitatoria en Instalaciones accesibles para los científicos europeos y desarrolladas por la Agencia Espacial Europea y en experimentos espaciales, evidentemente mucho más selectivos utilizando distinto tipo de vehículos (satélites, transbordadores, la ISS, estación Espacial Internacional). En el año próximo, además de terminar el primer análisis de los cambios inducidos por estos en la expresión genética en Drosophila utilizando microarrays, seguiremos analizando los cambios en la motilidad detectados en los adultos de este insecto y sus consecuencias en el proceso de envejecimiento. Para profundizar en el análisis de la motalidad estamos investigando los cambios evolutivos en insectos de los principales componentes del sarcómero muscular. La formación doctoral ofrecida se adaptará a la preparación y los intereses del estudiante. Primero, decidirá el área en que prefiere trabajar y después el abordaje experimental. Empleamos una gran cantidad de técnicas moleculares y celulares que pueden ser de interés para los que prefieran reforzar su formación biológica hasta los análisis por ordenador tanto de comparación de secuencias como de análisis cuantitativo y modelización de los procesos afectados que pueden interesar a aquellos con formación más física o técnica. 14) Nombre del grupo: Laboratorio de Mecánica de Proteínas del Sistema Nervioso Departamento de Neurobiología del Desarrollo. Instituto Cajal. C.S.I.C. Componentes: Mariano Carrión-Vázquez Temas de trabajo: En nuestro laboratorio, de nueva creación, estamos interesados en el estudio del funcionamiento de varias de las nanomáquinas presentes en el sistema nervioso. Para ello estudiamos las propiedades mecánicas de una selección de proteínas críticas entre las que se incluyen algunas implicadas en diversas patologías humanas. En particular, nos interesan las maquinarias del sistema nervioso implicadas en adhesión celular (proteínas como las cadherinas y L1-CAM), fusión de membranas (SNAREs) y en las “desplegasas” celulares (chaperonas y proteosoma). También iniciaremos la búsqueda de nuevas proteínas mecanosensibles en el sistema nervioso. La metodología a emplear incluirá experimentos in vitro e in vivo y el uso de tecnologías como el AFM (en su modalidad de espectroscopía de fuerza), la ingeniería genética, la ingeniería de proteínas y el “reemplazamiento genético”. También estamos explorando nuevos desarrollos técnicos que introduzcan el modo de imagen y la fluorescencia en la espectroscopía de fuerza, así como el desarrollo de un sensor de fuerza molecular que permita la medición de fuerzas in vivo. Nuestro objetivo a largo plazo es tratar de entender la mecánica de proteínas en la propia célula y en el organismo vivo." 15) Nombre del grupo: Nombre del grupo: Neurociencia Computacional y de Sistemas (URL: http://www.ft.uam.es/neurociencia/) Componentes: Néstor Parga Carballeda, profesor titular del Departamento de Física Teórica, UAM. José María Delgado Delgado, profesor ayudante del Departamento de Física Teórica, UAM. Edward Morrisey, estudiante de doctorado. Pedro Ernesto García-Rodríguez, estudiante de doctorado. Temas de trabajo: El grupo realiza investigación en Neurociencia Teórica. Para ello usa tanto técnicas matemáticas como numéricas, según los requerimientos del problema a estudiar. La meta es contribuir a explicar las observaciones experimentales sobre el cerebro. Los siguientes son dos ejemplos de los problemas que nos interesan: El cerebro ha sido moldeado por los estímulos que llegan a un organismo desde el ambiente donde este habita, por lo que debería ser posible explicar algunas de las propiedades de las neuronas que reciben estos estímulos en términos de las características del ambiente. El grupo se ha interesado en comprender esta cuestión en el sistema visual, es decir, en explicar las propiedades de las neuronas del mismo en términos de las propiedades de imágenes tomadas de la naturaleza. Para ello usamos: (1) técnicas propias de la Física para comprender las propiedades estadísticas de colectivos de imágenes, (2) Teoría de la Información, la que permite relacionar las propiedades de las imágenes con el código que usan las neuronas para representar el mundo visual, (3) las observaciones experimentales sobre el sistema visual. También nos interesa la modelización de la memoria, utilizando modelos de poblaciones de neuronas. Se sabe que las neuronas pueden permanecer activas aún en ausencia de estimulación, manteniendo de ese modo presente en el cerebro la información relevante en ese momento. Nos ha interesado comprender bajo qué situaciones este fenómeno se puede reproducir en modelos de poblaciones neuronales, para lo cual usamos técnicas de Física Estadística y numéricas. Dado el carácter multidisciplinar de nuestro trabajo, el grupo incentiva el contacto de los estudiantes con laboratorios de Neurociencia, por medio de estancias breves en algunos de ellos y con la participación en congresos y escuelas. Esto ha llevado a que algunos de nuestros antiguos estudiantes trabajen actualmente en estrecha colaboración con grupos experimentales. 16).- Nombre del grupo: Laboratorio de Nuevas Microscopías (microscopio de fuerzas) Componentes: Julio Gómez Herrero, Profesor Titular del Departamento de Física de la Materia Condensada UAM. Pedro José de Pablo Gómez, contratado Ramón y Cajal del Departamento de Física de la Materia Condensada UAM. Carolina Carrasco Pulido, estudiante de doctorado del Departamento de Física de la Materia Condensada UAM. David Olea Duplan, contratado Juan de la Cierva del Departamento de Física de la Materia Condensada UAM. Miriam Moreno Moreno, Técnica asociada a proyecto. Tema de trabajo: • Desarrollos instrumentales de microscopia de fuerzas y su aplicación a la biofísica. • Estudio estructural y mecánico de virus individuales. • Procesos dinámicos en biología: motores moleculares. • Estudio estructurales y de transporte electrónico de polímeros MMX y ADN. La realización de Tesis Doctorales en este grupo es aconsejable para estudiantes que hayan accedido al Posgrado en Biofísica desde un Grado de Física y que tengan preferencia por un trabajo experimental. Los principales objetivos formativos son la capacidad el entendimento de sistemas complejos y su análisis con técnicas de física experimental, con especial incidencia en la microscopía de campo cercano, y en particular en la de fuerzas atómicas. Resulta fundamental la interacción con grupos teóricos, para un adecuado entendimiento de los datos experimentales. Pueden ofertarse Tesis Doctorales mixtas con grupos teóricos, en las que el doctorando realizarse el proceso completo de observación, interpretación y análisis con el apoyo de los dos grupos. 17) Nombre del grupo: Mecanoquímica de moléculas biológicas (Laboratorio de nanomanipulación óptica) Componentes: J. Ricardo Arias-González, Investigador Human Frontier Science Program. José L. Carrascosa, Profesor de Investigación, Centro Nacional de Biotecnología, CSIC. José María Valpuesta, Profesor de Investigación, Centro Nacional de Biotecnología, CSIC. Silvia Hormeño Torres, becaria de doctorado. Tema de trabajo: Los procesos biológicos poseen una explicación cuantitativa fundamentada en leyes físicas. En biología molecular los fenómenos de origen mecánico y las fluctuaciones estadísticas juegan un papel único que complementa a la descripción bioquímica. Con las recientes técnicas de estudio de moléculas individuales la física ha encontrado en la célula un laboratorio de complejos fenómenos mecánicos y estocásticos a nivel molecular. Desde este punto de vista, muchas enzimas y proteínas, y sus complejos, son verdaderos motores moleculares de dimensiones y precisión que están hoy lejos del alcance de la ingeniería, y cuya mecanoquímica, así como las propiedades elásticas y mecánicas de los ácidos nucleicos, son accesibles a técnicas de manipulación. En lo que respecta a la manipulación fotónica, las pinzas ópticas son uno de los instrumentos más útiles, ya que su sensibilidad, en el orden del pico-Newton, las hace especialmente convenientes en biología celular y molecular, aunque su rango de aplicaciones encuentra igualmente interés en nano-tecnología. 18) Estudio de los mecanismos de acción de GPCRs El equipo de la Dra. Catalina Ribas está integrado en el grupo del Dr. Federico Mayor Menéndez en el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” (CSIC-UAM) que posee una amplia experiencia en el campo de la señalización y regulación de receptores acoplados a proteínas G (GPCR). El interes del equipo de investigación se centra en el estudio de los mecanismos de acción de GPCRs, tanto en circunstancias normales como en patológicas. En concreto, actualmente su principal objetivo es el estudio de la regulación de receptores acoplados a proteínas G y su regulación por quinasas acopladas a estos receptores (GRKs), así como a la interacción de estas vías con las vías de señalización por MAPKs. Las quinasas de receptores acoplados a proteínas G (GRKs) participan junto con las arrestinas, en los procesos de regulación de múltiples receptores acoplados a proteínas G (GPCR) de gran relevancia fisiológica y farmacológica. Datos recientes indican que, además, tanto arrestinas como GRKs participan en la propagación de la señal, mediante el reclutamiento a localizaciones específicas de diversos componentes de vías de transducción, tanto de GPCR como de otros tipos de receptores de membrana. Se están caracterizando complejos mecanismos de regulación de la expresión, degradación y función de las GRKs, y se ha descrito que los niveles de algunas de estas quinasas se encuentran alterados en varias situaciones patológicas, como el fallo cardiaco, hipertensión, inflamación, o ciertos tumores, lo que sugiere que las GRKs pueden contribuir al desarrollo de esas importantes enfermedades. En concreto, el interés de su investigación está centrado en desvelar nuevas interacciones funcionales de las GRKs (en particular de la isoforma GRK2) con vías de señalización importantes en la función del sistema cardiovascular e inmune (MAPK, Gαq, Src), así como en migración celular y procesos de metástasis (GIT, factor de transcripción Snail, receptores de quimioquinas). Así, se pretende profundizar en el conocimiento integrado de estas interacciones, con el fin de comprender mejor su contribución al control de procesos celulares básicos así como de entender cómo puede alterase su expresión y/o funcionalidad en distintas situaciones patológicas, con el objeto de contribuir a esclarecer cómo esas alteraciones participan en el desencadenamiento o en la progresión inflamatorias. de diversas enfermedades cardiovasculares, neoplásicas o