Gabriel Moncalián (IP)

  • IBBTEC. c/ Albert Einstein, 22. 39011 Santander
  • gabriel.moncalian@unican.es / maria.lucas@unican.es
  • 942 201934 (G. Moncalián) / 942 203936 (M. Lucas)
  • Diseño e Ingeniería de Proteínas
  • Investigador Principal
  • Biología estructural
  • Departamento de Microbiología y Genómica

Gabriel Moncalián​​​


Etapa predoctoral (1994-2000): Licenciatura en Ciencias Químicas en la Universidad de Valladolid. Tesis doctoral sobre complejo nucleoproteico iniciador de la conjugación bacteriana bajo la dirección del Dr. Fernando de la Cruz en el Departamento de Biología Molecular de la Universidad de Cantabria gracias a una beca de formación de personal investigador del MEC, con estancias en los laboratorios del Dr. Robert T. Sauer en el MIT (Cambridge, MA) y la Dra. Ellen Zechner en la Universidad de Graz (Austria). Premio extraordinario de doctorado. 

Etapa postdoctoral 1 (2000-2003): Grupo del Dr. John A. Tainer en el Instituto Scripps (La Jolla, CA) trabajando en Biología estructural de la Reparación de ADN.

Etapa postdoctoral 2 (2003-2004): Grupo del Dr. Jerónimo Bravo en el CNIO (Madrid) trabajando en Biología estructural de endocitosis.

Contrato Ramón y Cajal (2005-2009): Reincorporación a la UC. Comienzo de un proyecto independiente sobre lasíntesis de triglicéridos y ácidos grasos poliinsaturados. 

Actualidad: Catedrático de Genética de la Universidad de Cantabria desde 2023 –antes, Profesor Titular desde 2009– e Investigador Principal del Grupo de Investigación Diseño e Ingeniería de Proteínas del Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC) desde 2014. En esta última etapa he consolidado mi grupo de investigación. IP de varios proyectos del Plan Estatal y proyectos con empresas nacionales, destacando el contrato con Sniace para desarrollar un proyecto cenit-E para la mejora de la producción de bioetanol. Usuario habitual del sincrotrón ALBA. Coordinador de los programas de máster y doctorado en Biología Molecular y Biomedicina y vicedecano de postgrado de la Facultad de Medicina. He publicado 40 artículos en revistas internacionales (Nature, Cell, NSMB, PNAS, EMBOJ, Angewandte Chemie, etc), una patente para la producción de triglicéridos en bacterias y he dirigido ocho Tesis doctorales.




​​​​​​​​​​​​

Diseño e Ingeniería de Proteínas​

​IPs: Gabriel Moncalián y María Lucas Gay





Líneas de Investigación 

  • Cristalografía de proteínas
  • Proteínas de unión a ADN
  • Conjugación bacterianaSíntesis de ácidos grasos poliinsaturados
  • Precursores químicos
  • Estructura y función de complejos proteicos implicados en el tráfico vesicular intracelular.
  • Bases moleculares y estructurales de enfermedades neurodegenerativas.
  • Bases estructurales de las interacciones huésped-patógeno​​

      La ingeniería de proteínas permite la optimización de polipéptidos naturales para diversasaplicaciones biomédicas y biotecnológicas. Así, nuestro grupo utiliza esta aproximación para optimizar enzimas implicadas en la síntesis de ácidos grasos de interés comercial o para el diseño y optimización de proteínas de unión a ADN. Estos trabajos están complementados con estudios de cristalografía de rayos X para resolver la estructura de las proteínas a optimizar. En esas áreas hemos publicado una patente y cerca de cincuenta artículos, principalmente en revistas internacionales de alto o muy alto índice de impacto.


Oferta de Servicios

  • Diseño y optimización de proteínas con interés biotecnológico, biomédico o bioindustrial.
  • Análisis estructural de proteínas mediante cristalografía de rayos X y plegamiento molecular in silico.

Financiación

  • EUNICE - European University for Customised Education. 101004083-EUNICE-EAC-A02-2
  • REUNICE - RESEARCH WITH AND FOR SOCIETY IN EUNICE. H2020-IBA-SfS-2-2020-101035813
  • Plataforma de cromatografía acoplada a espectrometría de masas (EQC2021-007113-P)
  • Microscopio electronico de transmisión de ultima generacion para el analisis estructural de macromoleculas biologicas (EQC2021-007003-P)
  • Modificación de megasintasas para la producción de precursores químicos sostenibles (TED2021-129278B-I00)
  • Megasintasas de acidos grasos poliinsaturados: estructura, optimizacion y aplicaciones (PID2021-122164NB-I00)
  • Mecanismo de acción del complejo Retriever (PID2021-122611NB-I00)


Selective cargo and membrane recognition by SNX17 regulates its interaction with Retriever

Selective cargo and membrane recognition by SNX17 regulates its interaction with Retriever

Martín-González A, Méndez-Guzmán I, Zabala-Zearreta M, Quintanilla A, García-López A, Martínez-Lombardía E, Albesa-Jové D, Acosta JC, Lucas M.

​EMBO Rep. 2024 Dec 9.​ Online ahead of print.​

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TOR complex 1 negatively regulates NDR kinase Cbk1 to control cell separation in budding yeast

TOR complex 1 negatively regulates NDR kinase Cbk1 to control cell separation in budding yeast

Foltman M, Mendez I, Bech-Serra JJ, de la Torre C, Brace JL, Weiss EL, Lucas M, Queralt E, Sanchez-Diaz A.

​PLoS Biol. 2023 Aug 30;21(8):e3002263. ​​​​​

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Insights into the Binding Mode of Lipid A to the Anti-lipopolysaccharide Factor ALFPm3 from Penaeus monodon: An In Silico Study through MD Simulations

Insights into the Binding Mode of Lipid A to the Anti-lipopolysaccharide Factor ALFPm3 from Penaeus monodon: An In Silico Study through MD Simulations

González-Fernández C, Öhlknecht C, Diem M, Escalona Y, Bringas E, Moncalián G, Oostenbrink C, Ortiz I.

​​J Chem Inf Model. 2023 Apr 24;63(8):2495-2504.

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Structural basis of direct and inverted DNA sequence repeat recognition by helix-turn-helix transcription factors

Structural basis of direct and inverted DNA sequence repeat recognition by helix-turn-helix transcription factors

Fernandez-Lopez R, Ruiz R, Del Campo I, Gonzalez-Montes L, Boer DR, de la Cruz F, Moncalian G.

​Nucleic Acids Res. 2022 Nov 11;50(20):11938-11947

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Characterization of the DNA Binding Domain of StbA, A Key Protein of A New Type of DNA Segregation System

Characterization of the DNA Binding Domain of StbA, A Key Protein of A New Type of DNA Segregation System

Quèbre V, Del Campo I, Cuevas A, Siguier P, Rech J, Le PTN, Ton-Hoang B, Cornet F, Bouet JY, Moncalian G, de la Cruz F, Guynet C.

​J Mol Biol. 2022 Oct 15;434(19):167752.

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Integrated strategy for the separation of endotoxins from biofluids. LPS capture on newly synthesized protein

Integrated strategy for the separation of endotoxins from biofluids. LPS capture on newly synthesized protein

Basauri A., Fallanza M., Giner-Robles L., Fernandez-Lopez R., Moncalián G., de la Cruz F., Ortiz I.

Separation and Purification Technology. Volume 255, 15 January 2021, 117689



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Reprogramming microorganisms for the biosynthesis of astaxanthin via metabolic engineering

Reprogramming microorganisms for the biosynthesis of astaxanthin via metabolic engineering

Wan, X.; Zhou, X-R.; Moncalian, G.; Su, L.; Chen, W-C.; Zhu, H-Z.; Chen, D.; Gong, Y-M.; Huang, F-H. and Deng, Q-C.

Prog Lipid Res. 2021 Jan;81:101083. doi: 10.1016/j.plipres.2020.101083. Epub 2020 Dec 26.


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Structure and Mechanism of the Ketosynthase-Chain Length Factor Didomain from a Prototypical Polyunsaturated Fatty Acid Synthase

Santín, O., Yuet, K., Khosla, C. and Moncalián, G.

​Biochemistry. 2020 Dec 22;59(50):4735-4743. doi: 10.1021/acs.biochem.0c00785. Epub 2020 Dec 7.


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Structural insights into Pseudomonas aeruginosaType six secretion system exported effector 8.

González-Magaña A, Sainz-Polo MÁ, Pretre G, Çapuni R, Lucas M, Altuna J, Montánchez I, Fucini P, Albesa-Jové D.

​J Struct Biol. 2020 Dec 1;212(3):107651. doi: 10.1016/j.jsb.2020.107651. Epub 2020 Oct 20.

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CDC42EP5/BORG3 modulates SEPT9 to promote actomyosin function, migration, and invasion

CDC42EP5/BORG3 modulates SEPT9 to promote actomyosin function, migration, and invasion

Aaron J. Farrugia, Javier Rodríguez, Jose L. Orgaz, María Lucas, Victoria Sanz-Moreno, Fernando Calvo

​J Cell Biol (2020) 219 (9): e201912159. https://doi.org/10.1083/jcb.201912159. Epub 2020 Aug 14

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Biochemical interactions between LPS and LPS-binding molecules

Basauri A, González-Fernández C, Fallanza M, Bringas E, Fernandez-Lopez R, Giner L, Moncalián G, de la Cruz F, Ortiz I.

​Crit Rev Biotechnol. 2020 May;40(3):292-305. doi: 10.1080/07388551.2019.1709797. Epub 2020 Jan 13.

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ArdC, a ssDNA-binding protein with a metalloprotease domain, overpasses the recipient hsdRMS restriction system broadening conjugation host range

Lorena González-Montes, Irene Del Campo, M Pilar Garcillán-Barcia, Fernando de la Cruz, Gabriel Moncalián

​PLoS Genet. 2020 Apr 29;16(4):e1008750. doi: 10.1371/journal.pgen.1008750. eCollection 2020 Apr.


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Identification of Relaxase-DNA Covalent Complexes and DNA Strand Transfer Reaction Products by Polyacrylamide Gel Electrophoresis.

Identification of Relaxase-DNA Covalent Complexes and DNA Strand Transfer Reaction Products by Polyacrylamide Gel Electrophoresis.

Lucas, M. and Moncalian, G.

Methods Mol Biol. 2075:145-156. doi: 10.1007/978-1-4939-9877-7

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Regulation of Human Hsc70 ATPase and Chaperone Activities by Apg2: Role of the Acidic Subdomain

Cabrera Y, Dublang L, Fernández-Higuero JA, Albesa-Jové D, Lucas M, Viguera AR, Guerin ME, Vilar JMG, Muga A, Moro F.

​J Mol Biol. 2019 Jan 18; 431(2):444-461. doi: 10.1016/j.jmb.2018.11.026. 

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Directed evolution of a bacterial WS/DGAT acyltransferase: improving tDGAT from Thermomonospora curvata.

Santín, O.; Galie, S. and Moncalián, G.

​Protein Eng Des Sel. 32:25-32. doi: 10.1093/protein/gzz011.

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fabH deletion increases DHA production in Escherichia coli expressing Pfa genes.

Giner-Robles, L.; Lázaro, B.; de la Cruz, F. and Moncalián, G.

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Loading of malonyl-CoA onto tandem acyl carrier protein domains of polyunsaturated fatty acid synthases.

Santín, O. and Moncalián, G.

J Biol Chem. 2018 Aug 10;293(32):12491-12501. doi: 10.1074/jbc.RA118.002443.

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RavN is a member of a previously unrecognized group of Legionella pneumophila E3 ubiquitin ligases.

Lin YH, Lucas M, Evans TR, Abascal-Palacios G, Doms AG, Beauchene NA, Rojas AL, Hierro A, Machner MP.

[PubMed]

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Molecular mechanism for the subversion of the retromer coat by the Legionella effector RidL.

Romano-Moreno M, Rojas AL, Williamson CD, Gershlick DC, Lucas M, Isupov MN, Bonifacino JS, Machner MP, Hierro A.Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Dec 26;114(52):E11151-E11160. doi:10.1073/pnas.1715361115

PubMed

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Heterologous Expression of a Thermophilic Diacylglycerol Acyltransferase Triggers Triglyceride Accumulation in Escherichia coli.

Lázaro, B.; Villa, J.A.; Santín, O.; Cabezas, M.; Milagre, C.D.F.; de la Cruz, F. and Moncalián, G.

​Plos One. 12(4):e0176520. doi: 10.1371/journal.pone.0176520. 

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Endosomal Trafficking: Retromer and Retriever Are Relatives in Recycling.

Gershlick DC, Lucas M.

Curr Biol. 2017 Nov 20;27(22):R1233-R1236. 
doi: 10.1016/j.cub.2017.10.004 

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Nutrient starvation leading to triglyceride accumulation activates the Entner Doudoroff pathway in Rhodococcus jostii RHA1.

Juárez A, Villa JA, Lanza VF, Lázaro B, de la Cruz F, Álvarez HM and Moncalián G.

Microbial Cell Factories 16,35. doi: 10.1186/s12934-017-0651-7.

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Relaxosomes and plasmid transfer in Gram-negative bacteria.

Zechner, E.L.; Moncalián, G. and de la Cruz, F.

Current Topics in Microbiology and Immunology. 413:93-113. doi: 10.1007/978-3-319-75241-9_4.

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Retromer

Lucas M, Hierro A. Curr Biol. 2017 Jul 24; 27(14):687-689. doi: 10.1016/j.cub.2017.05.072

[PubMed]

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Structural Mechanism for Cargo Recognition by the Retromer Complex.

Lucas M, Gershlick DC, Vidaurrazaga A, Rojas AL, Bonifacino JS, Hierro A. Cell. 2016 Dec 1;167(6):1623-1635. doi: 10.1016/j.cell.2016.10.056

[PubMed]

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Design of Novel Relaxase Substrates Based on Rolling Circle Replicases for Bioconjugation to DNA Nanostructures.

Sagredo S, de la Cruz F and Moncalián G.

PLoS One;11:e0152666. doi:0.1371/journal.pone.0152666.

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Orthogonal protein assembly on DNA nanostructures using relaxases.

Sagredo,S., Pirzer,T., Rafat, A.A., Goetzfried,M.A., Moncalian, G., Simmel, F.C. and de la Cruz, F.

Sagredo,S., Pirzer,T., Rafat, A.A., Goetzfried,M.A., Moncalian, G., Simmel, F.C. and de la Cruz, F. (2016b).  Orthogonal protein assembly on DNA nanostructures using relaxases. Angewandte Chemie Int. Ed. 55, 4348-52. doi: 10.1002/anie.201510313. IF 11.994. D1 (13/166)

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Comparative genomics of the conjugation region of F-like plasmids: five shades of F.

Fernandez Lopez R, De Toro Hernando M, Moncalian G, Garcillán-Barcia MP and de la Cruz F

Fernandez Lopez R, De Toro Hernando M, Moncalian G, Garcillán-Barcia MP and de la Cruz F (2016) Comparative genomics of the conjugation region of F-like plasmids: five shades of F. Front Mol Biosci. doi: 10.3389/fmolb.2016.00071

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Concerted action of NIC relaxase and auxiliary protein MobC in RA3 plasmid conjugation.

Godziszewska J, Moncalián G, Cabezas M, Bartosik AA, de la Cruz F, Jagura-Burdzy G. Mol Microbiol. 2016 Aug;101(3):439-56. doi: 10.1111/mmi.13401. Epub 2016 Jun 2.

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Concerted action of NIC relaxase and auxiliary protein MobC in RA3 plasmid conjugation.

Godziszewska J, Moncalián G, Cabezas M, Bartosik AA, de la Cruz F and Jagura-Burdzy G.

Godziszewska J, Moncalián G, Cabezas M, Bartosik AA, de la Cruz F and Jagura-Burdzy G. (2016). Concerted action of NIC relaxase and auxiliary protein MobC in RA3 plasmid conjugation. Mol Microbiol. doi: 10.1111/mmi.13401.

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Effect of cerulenin on fatty acid composition and gene expression pattern of DHA-producing strain Colwellia psychrerythraea strain 34H.

Wan, X.; Peng, Y-F.; Zhou, X-R.; Gong, Y-M.; Huang, F-H. and Moncalian, G.

Wan, X.; Peng, Y-F.; Zhou, X-R.; Gong, Y-M.; Huang, F-H. and Moncalian, G. (2016). Effect of cerulenin on fatty acid composition and gene expression pattern of DHA-producing strain Colwellia psychrerythraea strain 34H. Microbial Cell Factories  15, 30. doi: 10.1186/s12934-016-0431-9.

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Physiological and genetic differences among Rhodococcus species for using glycerol as a source for growth and triacylglycerol production.

Herrero, M.O, Moncalian, G. and Alvarez, H.M.

Herrero, M.O, Moncalian, G. and Alvarez, H.M.(2016). Physiological and genetic differences among Rhodococcus species for using glycerol as a source for growth and triacylglycerol production.  Microbiology 162, 384-97. doi: 10.1099/mic.0.000232. 

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Transcription factor-based biosensors enlightened by the analyte.

Fernández-López R, Ruiz R, de la Cruz F, Moncalián G.

Fernández-López R, Ruiz R, de la Cruz F, Moncalián G. (2015) Transcription factor-based biosensors enlightened by the analyte. Front Microbiol. 6:648. doi: 10.3389/fmicb.2015.00648. 

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Structural basis for the recruitment and activation of the Legionella phospholipase VipD by the host GTPase Rab5.

Lucas M, Gaspar AH, Pallara C, Rojas AL, Fernández-Recio J, Machner MP, Hierro A. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014, Aug 26; 111(34):E3514-23. doi: 10.1073/pnas.1405391111

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A high security double lock and key mechanism in HUH relaxases controls oriT-processing for plasmid conjugation.

Carballeira JD, González-Pérez B, Moncalián G, de la Cruz F. Nucleic Acids Res. 2014;42(16):10632-43. doi: 10.1093/nar/gku741.

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Use of limited proteolysis and mutagenesis to identify folding domains and sequence motifs critical for wax ester synthase/acyl coenzyme A:diacylglycerol acyltransferase activity.

Villa JA, Cabezas M, de la Cruz F, Moncalián G. Appl Environ Microbiol. 2014 Feb;80(3):1132-41. doi: 10.1128/AEM.03433-13.

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Use of limited proteolysis and mutagenesis to identify folding domains and sequence motifs critical for wax ester synthase/acyl coenzyme A:diacylglycerol acyltransferase activity.

Villa JA, Cabezas M, de la Cruz F, Moncalián G. Appl Environ Microbiol. 2014 Feb;80(3):1132-41. doi: 10.1128/AEM.03433-13.

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Breaking and joining single-stranded DNA: the HUH endonuclease superfamily.

Chandler M, de la Cruz F, Dyda F, Hickman AB, Moncalian G, Ton-Hoang B. Nat Rev Microbiol. 2013 Aug;11(8):525-38. doi: 10.1038/nrmicro3067.

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Catalytic domain of plasmid pAD1 relaxase TraX defines a group of relaxases related to restriction endonucleases.

Francia MV, Clewell DB, de la Cruz F, Moncalián G. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Aug 13;110(33):13606-11. doi: 10.1073/pnas.1310037110. Epub 2013 Jul 31.

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Interaction between relaxase MbeA and accessory protein MbeC of the conjugally mobilizable plasmid ColE1.

Varsaki A, Lamb HK, Eleftheriadou O, Vandera E, Thompson P, Moncalián G, de la Cruz F, Hawkins AR, Drainas C. FEBS Lett. 2012 Mar 23;586(6):675-9.

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The Mre11:Rad50 structure shows an ATP-dependent molecular clamp in DNA double-strand break repair.

Lammens K, Bemeleit DJ, Möckel C, Clausing E, Schele A, Hartung S, Schiller CB, Lucas M, Angermüller C, Söding J, Sträßer K, Hopfner KP. Cell. 2011 Apr1; 145(1):54-66. doi: 10.1016/j.cell.2011.02.038

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Purification, crystallization and preliminary crystallographic analysis of the CBS domain protein MJ1004 from Methanocaldococcus jannaschii.

Oyenarte I, Lucas M, Gomez-García I, Martínez-Cruz LA. Acta Crystallogr Sect F, 2011 Mar 1; 67(3):318-24. doi: 10.1107/S1744309110053479

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Relaxase DNA binding and cleavage are two distinguishable steps in conjugative DNA processing that involve different sequence elements of the nic site.

Lucas M, Gonzalez-Perez B, Cabezas M, Moncalián G, Rivas G, de la Cruz F. J Biol Chem. 2010 Mar 19; 285(12):8918-26. doi: 10.1074/jbc.M109.057539

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Binding of S-Methyl-5'-Thioadenosine and S-Adenosyl-l-Methionine to Protein MJ0100 Triggers an Open-to-Closed Conformational Change in Its CBS Motif Pair.

Lucas M, Encinar JA, Arribas EA, Oyenarte I, García IG, Kortazar D, Fernández JA, Mato JM, Martínez-Chantar ML, Martínez-Cruz LA. J Mol Biol. 2010 feb 26; 396(3):800-20. doi: 10.1016/j.jmb.2009.12.012

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The CBS domain protein MJ0729 of Methanocaldococcus jannaschii is a thermostable protein with a pH-dependent self-oligomerization.

Martínez-Cruz LA, Encinar JA, Kortazar D, Prieto J, Gómez J, Fernández-Millán P, Lucas M, Arribas EA, Fernández JA, Martínez-Chantar ML, Mato JM, Neira JL. Biochemistry. 2009 Mar 31; 48(12):2760-76. doi: 10.1021/bi801920r

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Purification, crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the CBS-domain pair from the Methanococcus jannaschii protein MJ0100.

Lucas M, Kortazar D, Astigarraga E, Fernández JA, Mato JM, Martínez-Chantar ML, Martínez-Cruz LA. Acta Crystallogr Sect F. 2008 Oct 1;64(10):936-41. doi: 10.1107/S1744309108027930

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Crystallization and preliminary crystallographic analysis of merohedrally twinned crystals of MJ0729, a CBS-doman protein from Methanococcus jannaschii.

Fernández-Millán P, Kortazar D, Lucas M, Martínez-Chantar ML, Astigarraga-Arribas E, Fernández JA, Albert A, Mato JM, Martínez-Cruz LA.

Acta Crystallogr Sect F. 2008 Jul 1;64(7):605-9.​ [PubMed]

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María Lucas Gay (IP)

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Pablo Duque Dorado

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Arturo García López

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Nahuel Ismael Lofeudo Álvarez

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Iván Méndez Guzmán

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