Áreas de investigación

Arquitectura subcelular

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Dr. José Jesús Fernández

José Jesús Fernández es Científico Titular del CSIC adscrito al CINN (Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología) y se incorpora al ISPA en 2020. Obtuvo el Doctorado en Informática por la Universidad de Granada en 1997 y fue Profesor Titular en la Universidad de Almería hasta 2009. Durante 5 años (2002-2006) fue científico visitante en el prestigioso Laboratory of Molecular Biology de Cambridge (Reino Unido), un centro con más de una decena de premios Nobel, trabajando con Dr. RA Crowther (uno de los pioneros de los métodos de reconstrucción tomográfica) y Dr. R. Henderson (Premio Nobel de Química 2017). Durante 2009-2013 fue Adjunto de la Agencia Nacional de Evaluación y Prospectiva (ANEP), Ministerio de Ciencia e Innovación, siendo el responsable de las líneas de Procesamiento de Imagen y Computación de Altas Prestaciones en el área de Tecnologías Informáticas (INF).

Su trayectoria científica se ha centrado principalmente en la determinación estructural mediante técnicas de nanotomografía y procesamiento de imagen, trabajando en la frontera entre el desarrollo metodológico y la resolución del problema estructural en biología molecular y celular y biomedicina. Sus contribuciones se sitúan tanto en la parte de nuevos métodos computacionales para procesamiento de datos tomográficos como en la caracterización estructural de especímenes de relevancia biológica y biomédica. Su trabajo se sitúa en primera línea del ámbito de la nanotomografía y colabora habitualmente con los grupos internacionales líderes en este campo. Cuenta con más de una centena de publicaciones científicas internacionales y su indice H es superior a 30. Algunos de sus desarrollos computacionales son ampliamente citados y han sido importantes en múltiples logros científicos publicados en Cell, Nature y Science.

Ha sido reconocido con varios premios y acreditaciones: premio al expediente académico y premio extraordinario de doctorado de la Universidad de Granada, Premio Andalucía de Investigación 2004, Acreditación ANECA como Catedrático de Universidad 2008.

Enlaces:

Edificio ISPA/FINBA
Avenida Hospital Universitario s/n
33011 Oviedo

Correo electrónico: JJ.Fernandez@csic.es

Página web

NombreCargoEmail
José Jesús Fernández RodríguezInvestigador responsableJJ.Fernandez@csic.es
María del Rosario Fernández FernándezInvestigadora séniorMR.Fernandez@csic.es
Eva Martín SolanaInvestigadora predoctoralemartin@cnb.csic.es
Pablo Sola AlarcónTécnicopablo.sola@csic.es

Nuestro grupo tiene una larga trayectoria en estudios estructurales por nanotomografía y procesamiento de imagen. Desarrollamos métodos computacionales para el procesamiento y análisis de datos tomográficos y los aplicamos para la caracterización estructural 3D de especímenes de relevancia biológica y biomédica, como los centros organizadores de microtúbulos (MTOCs).

La configuración actual del grupo y la línea principal de trabajo se remonta a 2010 con la incorporación de la Neurobióloga Dra. M.R. Fernández-Fernández. Su incorporación nos permitió establecer una línea de investigación novedosa centrada en el análisis de la arquitectura subcelular in situ y la caracterización de las alteraciones en procesos neurodegenerativos, empleando la Enfermedad de Huntington (EH) como modelo. Nuestra hipótesis de trabajo es que la identificación de alteraciones estructurales en la arquitectura subcelular puede proporcionar conocimiento sobre las bases patogénicas de enfermedades, posibilitar la identificación de dianas terapéuticas y servir como biomarcador del avance de enfermedades y del efecto de potenciales tratamientos.

En esta línea de trabajo hemos desarrollado protocolos para extraer y preservar óptimamente tejido cerebral y tejido periférico (músculo) mediante técnicas de crio-fijación que lo mantienen en condiciones casi nativas. Empleamos técnicas punteras de nanotomografía y métodos avanzados de procesamiento de imagen 3D como herramientas clave para obtener información 3D cuantitativa e interpretar de manera objetiva las alteraciones en condiciones patológicas.

Durante estos años hemos contado con financiación nacional e internacional y personal de distintos niveles y formación multidisciplinar acorde con la naturaleza de nuestra investigación.

Prioridades actuales y futuras
Nuestra prioridad al integrarnos al ISPA es ampliar nuestra línea de trabajo al análisis de biopsias de pacientes de EH, que es el siguiente paso natural de nuestra investigación, aprovechando la oportunidad que nos brinda el ISPA de interaccionar directamente con grupos clínicos. Esto facilitará el análisis de la arquitectura subcelular de biopsias de tejidos periféricos, más accesibles y que se pueden obtener de forma mínimamente invasiva, para seguir biomarcadores de la progresión de la enfermedad e idealmente del efecto de terapias. Asímismo, el estudio de muestras de cerebro de sujetos post-mortem, típicamente como reflejo de las etapas más avanzadas de la enfermedad, también será de enorme interés para nuestra investigación. La interacción con grupos clínicos permitirá en un futuro cercano la extensión de nuestras líneas de trabajo al estudio de otras enfermedades neurodegenerativas o de otras condiciones patológicas susceptibles de ser estudiadas mediante nuestro abordaje experimental.

La incorporación del grupo y su conocimiento técnico en procesamiento de imagen puede también servir de apoyo adicional a las distintas plataformas de bioimagen existentes en el ISPA. La colaboración con los grupos del ISPA que emplean estas plataformas puede estimular el desarrollo de nuevos métodos de procesamiento y análisis de imagen.

  • Análisis de la arquitectura subcelular por nanotomografía y procesamiento de imagen
  • Análisis de Centros Organizadores de Microtúbulos por crio-tomografía electrónica
  • Desarrollo de métodos de procesamiento de imagen 2D y 3D
  • Computación de altas prestaciones
Análisis de la arquitectura subcelular por nanotomografía y procesamiento de imagen
  • J.J. Fernández, T.E. Torres, E. Martín-Solana, G.F. Goya, M.R. Fernández-Fernández. (2020) PolishEM: image enhancement in FIB-SEM. Bioinformatics 36:3947-3948.
  • I. Fernandez de Castro, R. Tenorio, P. Ortega-Gonzalez, J.J. Knowlton, P.F. Zamora, C. H. Lee, J.J. Fernández, T.S. Dermody, C. Risco. (2020) A modified lysosomal organelle mediates nonlytic egress of reovirus. J Cell Biol 219: e201910131.
  • J.J. Fernández, S. Li, D.A. Agard (2019) Consideration of sample motion in cryo-tomography based on alignment residual interpolation. J Struct Biol 205:1-6.
  • S. Li, J.J. Fernández, W. Marshall, D.A. Agard (2019). Electron Cryo-Tomography Provides Insight into Procentriole Architecture and Assembly Mechanism. eLife 8:e43434.
  • J.J. Fernández, S. Li, T.A.M. Bharat, D.A. Agard. (2018) Cryo-tomography tilt-series alignment with consideration of the beam-induced sample motion. J Struct Biol 202:200-209.
  • J.J. Moreno, A. Martinez-Sanchez, J.A. Martinez, E.M. Garzon, J.J. Fernández. (2018) TomoEED: Fast Edge-Enhancing Denoising of Tomographic Volumes. Bioinformatics 34:3776-3778.
  • M.R. Fernandez-Fernandez, D. Ruiz-Garcia, E. Martin-Solana, F.J. Chichon, J.L. Carrascosa, J.J. Fernández (2017) 3D electron tomography of brain tissue unveils distinct Golgi structures that sequester cytoplasmic contents in neurons. J Cell Sci 130:83-89.
  • I.H. Hernández, J. Torres-Peraza, M. Santos-Galindo, E. Ramos-Morón, M.R. Fernández-Fernández, M.J. Pérez-Álvarez, A. Miranda-Vizuete, J.J. Lucas. (2017) The neuroprotective transcription factor ATF5 is decreased and sequestered into polyglutamine inclusions in Huntington’s disease. Acta Neuropathologica 134:839-850.
  • I. Fernandez de Castro, J.J. Fernández, D. Barajas, P.D. Nagy, C. Risco. (2017) Three-dimensional imaging of the intracellular assembly of a functional viral RNA replicase complex. J Cell Sci 130:260-268.
  • M. Bernabe-Rubio, G. Andres, J. Casares-Arias, J. Fernandez-Barrera, L. Rangel, N. Reglero-Real, D.C. Gershlick, J.J. Fernández, J. Millán, I. Correas, D.G. Miguez, M.A. Alonso. (2016) Novel role for the midbody in primary ciliogenesis by polarized epithelial cells. J Cell Biol 214:259-273.
  • E. Vazquez-Fernandez, M.R. Vos, P. Afanasyev, L. Cebey, A.M. Sevillano, E. Vidal, I. Rosa, L. Renault, A. Ramos, P.J. Peters, J.J. Fernández, M. van Heel, H.S. Young, J.R. Requena, H. Wille. (2016) The structural architecture of an infectious mammalian prion using electron cryomicroscopy. PLoS Pathogens 12: e1005835.
  • J.J. Fernández, U. Laugks, M. Schaffer, F.J.B. Bauerlein, W. Baumeister, V. Lucic (2016) Removing contamination-induced reconstruction artefacts from cryo electron tomograms. Biophysical J 110:850–859.
  • J. Arnold, J. Mahamid, V. Lucic, A. de Marco, J.J. Fernández, T. Laugks, T. Mayer, A.A. Hyman, W. Baumeister, J.M. Plitzko (2016) Site-Specific Cryo-focused Ion Beam Sample Preparation Guided by 3D Correlative Microscopy. Biophysical J 110:860–869.
  • J.I. Agulleiro, J.J. Fernández (2015) Tomo3D 2.0 – Exploitation of Advanced Vector eXtensions (AVX) for 3D reconstruction. J Struct Biol 189:147–152.
  • J. Kollman, C. Greenberg, S. Li, M. Moritz, A. Zelter, K. Fong, J.J. Fernández, A. Sali, J. Kilmartin, T. Davis, D.A. Agard (2015) Ring closure activates yeast gamma-TuRC for species-specific microtubule nucleation. Nature Struct Mol Biol 22:132–137.

Identificación de alteraciones en la arquitectura subcelular de tejidos periféricos en la Enfermedad de Huntington

IPJJ Fernández
Organismo financiadorMINECO
ReferenciaSAF2017-84565-R
Fecha2018-2020
Presupuesto133.100 €

Ayuda para contratación de técnico de laboratorio de Garantía Juvenil

IPJJ Fernández
Organismo financiadorCAM
ReferenciaPEJ-2019-TL/BMD-14354
Fecha2020-2022
Presupuesto38.000 €

Visualización de la arquitectura polisomal neuronal y sus alteraciones en la enfermedad de Huntington

IPJJ Fernández
Organismo financiadorFundación Ramón Areces
ReferenciaCIVP18A3892
Fecha2017-2020
Presupuesto109.599 €

Analysis of neuronal subcellular architecture by FIB-SEM

IPJJ Fernández
Organismo financiadorCORBEL (Coordinated Research Infrastructures Building Enduring Life-science Services)
ReferenciaProject ID 2301
Fecha2017-2020
Access to European biomedical research infrastructures

Cuantificación del porcentaje de hipusina en el factor de traducción eIF5 alfa y su relación con el desarrollo y progresión de la enfermedad neurodegenerativa de Huntington

IPM. Menéndez
Organismo financiadorProteoRed-ISCIII
Proyectos Prueba de Concepto
Fecha2019-2020
Presupuesto5.000 €

Severo Ochoa y el código genético: descifrando mensajes encriptados

IPM. R. Fernández
Organismo financiadorFundación General del CSIC (FGCSIC)
Programa Cuenta la Ciencia
Fecha2020
Presupuesto3.000 €

Tomografía electrónica: Computación y aplicación en Neurobiología

IPJJ Fernández
Organismo financiadorMINECO
ReferenciaTIN2012-37483-C03-02
Fecha2013-2015
Presupuesto14.812 €

Computational techniques based on Differential Geometry for Segmentation in Electron Tomography

Doctorando: Antonio Martínez-Sánchez
Directores: José Jesús Fernandez e Inmaculada Garcia
Universidad de Almería (2013)
Tesis Europea

Biophysical characterization of a chaperone complex involved in macroautophagy

Doctorando: Marcos Gragera Cabezudo
Directores: María del Rosario Fernández y José María Valpuesta
Universidad Autónoma de Madrid (2020)