Capítulos (Genética)

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Biotechnological Production and Applications of Fungal Carotenoids
(Springer, 2025-02) Ávalos Cordero, Francisco Javier; Pardo Medina, Javier; Marente Bernal, Julia Natividad; Limón Mirón, María del Carmen; Genética
Carotenoids are lipophilic terpenoid pigments with biotechnological applications. They are ubiquitous in photosynthetic species and are also produced by many non-photosynthetic bacteria, yeasts, and filamentous fungi, which are amenable to genetic manipulations and can be easily cultured in large fermenters. The biotechnological interest of carotenoids derives from their healthy properties due to their antioxidant activity or to physiological functions. Some carotenoids can be used as a source of vitamin A, chromophore of visual opsins and the origin of the retinoid metabolism associated with gene regulation functions in chordates, and others are related to the maintenance of the macula in the eye. In general, consumption of carotenoids is associated with a decrease in the possibilities of suffering from numerous diseases, from cancer to alterations in the immune system. Fungal carotenoid biosynthetic pathways are relatively simpler than those found in photosynthetic organisms, especially in plants, and not many carotenoids are usually found in these organisms. These include carotenes, such as lycopene and β-carotene, and xanthophylls, such as astaxanthin, neurosporaxanthin, or torularhodin. Some of these carotenoids are produced industrially, but it is to be hoped that their applied use will be extended to others. This chapter reviews the biotechnological and production possibilities of the best-known fungal carotenoids. The scientific literature on this subject is very extensive, especially in the areas of the biological effects of carotenoids on humans and the improvement of production for biotechnological purposes. In this review, we select significant contributions, recent or historical, that serve to make a comprehensive review of fungal carotenoids, focusing on their actual or potential production and their possible applications.
Production of Neurosporaxanthin-Rich Extract from Fusarium fujikuroi with Potential Uses as Food or Feed Additive
(Springer Nature, 2025) Limón Mirón, María del Carmen; Borrego Serrano, Ismael; Hornero-Méndez, Dámaso; Ávalos Cordero, Francisco Javier; Genética; Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU). España; Agencia Estatal de Investigación. España
Neurosporaxanthin is a carotenoid with a carboxylic moiety, produced by some fungi such as those from the genera Neurospora and Fusarium, which possesses strong antioxidant activity and is a source of vitamin A. The fungus Fusarium fujikuroi has been the subject of detailed research on the genes involved in neurosporaxanthin biosynthesis and its regulatory mechanisms, which resulted in the discovery of the key repressor gene carS. The ease of identifying carotenoid-overproducing mutants affected in this gene in some Fusarium species has been complemented by the recent development of culture media for these mutants, which allow the accumulation of this carotenoid in large quantities, as well as appropriate HPLC separation conditions for its analysis and purification. This chapter describes the methodology available to produce and purify extracts rich in neurosporaxanthin, from using a simple mutagenesis technique to obtain suitable overproducing strains to generating the final extract, including its further purification, thus facilitating the potential industrial application of these neurosporaxanthin-rich extracts as food additives, nutraceuticals, or cosmetics.
Nuevas estrategias docentes para promover la participación del alumnado en las discusiones de los seminarios de biología molecular en organismos modelo
(Dykinson, 2024) Gómez González, Belén; Genética
Análisis comparativo del efecto de la aplicación de distintas técnicas de innovación docente en las asignaturas del Departamento de Genética de la Universidad de Sevilla
(Dykinson, 2024) García Rodríguez, Néstor; Huertas Sánchez, Pablo; Romero Balestra, Fernando; Jimeno González, Sonia; Genética
Compromiso con la excelencia: estrategias para optimizar los Trabajos Fin de Máster del Máster en Genética Molecular y Biotecnología
(Dykinson, 2026) Muñoz Centeno, María de la Cruz; Romero Balestra, Fernando; Comino Montilla, Isabel María; López Igual, Rocío; Genética; Microbiología y Parasitología; Bioquímica Vegetal y Biología Molecular
Este proyecto de innovación docente ha tenido como objetivo principal dar un paso hacia la excelencia de los Trabajos de Fin de Máster (TFM) experimentales dentro del Máster en Genética Molecular y Biotecnología, reconociendo la importancia de la utilización de metodología de vanguardia en la adquisición de conocimientos y habilidades, fundamentales en el contexto del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES). Metodología. La estrategia propuesta ha sido obtener financiación que permita la integración de los TFM en los Servicios e infraestructuras de investigación e innovación tecnológica disponibles en la Universidad de Sevilla y sus centros mixtos (CITIUS, Cabimer, IBIS, IBVF, CIC-Cartuja). Resultados. El uso de recursos vanguardistas, financiados a través de este proyecto, han permitido potenciar el nivel científico de los TFM y fomentar un enfoque experimental sólido en su realización. De forma esencial, el uso de dichos recursos durante el desarrollo de los TFM, ha repercutido en la calidad de la formación investigadora del estudiante en el seno del Máster. Discusión. Se discutirá el impacto del desarrollo de este proyecto en la formación científica del alumno, objetivo primordial del proyecto y del Máster, así como en la calidad de los TFM realizados. Se estudiarán las calificaciones obtenidas y se analizarán datos como el porcentaje de directores que solicitan esta ayuda. Igualmente, se analizará si este tipo de proyectos son un incentivo para captar talento como directores de TFM lo que garantiza la calidad del aprendizaje de nuestros alumnos.
Functional Contributions of Prefoldin to Gene Expression
(Springer, 2018-11-18) Payán Bravo, Laura; Peñate Salas, Xenia; Chávez de Diego, Sebastián; Genética; Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO). España; European Commission (EC). Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER); Junta de Andalucía
Prefoldin is a co-chaperone that evolutionarily originates in archaea, is universally present in all eukaryotes and acts as a co-chaperone by facilitating the supply of unfolded or partially folded substrates to class II chaperonins. Eukaryotic prefoldin is known mainly for its functional relevance in the cytoplasmic folding of actin and tubulin monomers during cytoskeleton assembly. However, the role of prefoldin in chaperonin-mediated folding is not restricted to cytoskeleton components, but extends to both the assembly of other cytoplasmic complexes and the maintenance of functional proteins by avoiding protein aggregation and facilitating proteolytic degradation. Evolution has favoured the diversification of prefoldin subunits, and has allowed the so-called prefoldin-like complex, with specialised functions, to appear. Subunits of both canonical and prefoldin-like complexes have also been found in the nucleus of yeast and metazoan cells, where they have been functionally connected with different gene expression steps. Plant prefoldin has also been detected in the nucleus and is physically associated with a gene regulator. Here we summarise information available on the functional involvement of prefoldin in gene expression, and discuss the implications of these results for the relationship between prefoldin structure and function.
Impacto del uso del aula invertida y pensamiento crítico en la formación práctica de genética: Metodologías y resultados
(Dykinson, 2025) Castellano Pozo, Maikel; Genética
En la educación universitaria, el aula invertida ha demostrado ser una metodología eficaz para promover el aprendizaje activo y el desarrollo de competencias prácticas esenciales. Este enfoque reorganiza el modelo tradicional de enseñanza al trasladar la teoría fuera del aula y dedicar el tiempo presencial a actividades colaborativas. En las prácticas de laboratorio de la asignatura Genética I del Grado en Biología, se implementó el aula invertida en un ciclo de mejora que incluyó la preparación y generación de hipótesis experimentales por parte de los estudiantes y la participación activa en el laboratorio. Se destaca el impulso del razonamiento crítico y el aprendizaje práctico, competencias esenciales para el desarrollo profesional del alumnado en el futuro. Los resultados reflejan mejoras significativas en la motivación, el compromiso y la capacidad de razonamiento crítico de los estudiantes, junto con un incremento en la comprensión de los contenidos y la adquisición de competencias prácticas y actitudinales clave. Los participantes mostraron una satisfacción general positiva, destacando la utilidad del enfoque para su formación académica y profesional. A pesar de que la metodología requiere una adaptación pedagógica, los beneficios en términos de autonomía y habilidades cognitivas validan su aplicación en el ámbito universitario, sugiriendo su potencial en áreas prácticas como la genética.
Innovación en la enseñanza de las prácticas de laboratorio: métodos y estrategias docentes para actuar sobre el currículum oculto
(Dykinson, 2024) Castellano Pozo, Maikel; Iglesias Sigüenza, Francisco Javier; Genética; Química Orgánica
Chromosomal Instability and Chromoanagenesis as Forces for Genomic Evolution
(Humana Press, Springer, 2025-08-31) Castellano Pozo, Maikel; Comaills, Valentine; Genética; Biología Celular
Advances in sequencing techniques have revealed extreme chromosomal diversity and underscored the importance of chromoanagenesis in macroevolution, speciation, and the context of cancer and tumor progression. Evolution is essential for adapting to the environment, preparing for future pressures, ensuring survival, and generating diversity. Here, we discuss some events like chromothripsis and other chromosomal rearrangements, emphasizing their roles as driving forces in genomic evolution from cancer to speciation.
Ciclo de mejora docente en las prácticas de Genética: análisis de correlación genotipo-fenotipo
(Editorial Universidad de Sevilla, 2024) Castellano Pozo, Maikel; Genética
En la educación universitaria es fundamental incorporar métodos que impulsen habilidades cruciales para el desarrollo académico y profesional de los estudiantes. A menudo, las prácticas convencionales en laboratorios siguen un enfoque estándar, donde se presenta un concepto teórico y a continuación se sigue un protocolo preestablecido sin estimular el pensamiento crítico del estudiante. Con la intención de solventar esta carencia, en este capítulo se describe el diseño y la aplicación de un ciclo de mejora docente en las prácticas de la asignatura Genética I, del Grado en Biología. Este ciclo de mejora se basa, principalmente, en la aplicación de la metodología del aula invertida, con el objetivo de fomentar una mayor adquisición de conocimientos y habilidades prácticas a través del razonamiento crítico durante todo el proceso de enseñanza. La aplicación de esta nueva metodología en las prácticas de laboratorio ha generado un mayor interés y motivación entre los estudiantes, evidenciándose en una mayor participación, mejor asimilación y comprensión de los contenidos. La satisfacción de los alumnos con este enfoque refleja el éxito de su implementación
DNA Methylation in Prokaryotes
(Springer Nature, 2022) Casadesús Pursals, Josep; Sánchez Romero, María Antonia; Genética; Microbiología y Parasitología; Ministerio de Ciencia e Innovación (MICIN). España
he genomes of bacteria, archaea, and phage contain small amounts of C5-methylcytosine, N4-methylcytosine, and N6-methyladenine. Base methylation takes place after DNA replication and is catalyzed by DNA methyltransferases that recognize specific target sequences. Prokaryotic DNA methyltransferases can be classified into two main types: (1) belonging to restriction-modification systems and (2) solitary (or “orphan”) enzymes that lack a restriction enzyme partner. All known roles of DNA methylation involve control of interactions between DNA-binding proteins and their cognate sites. Such roles include protection from DNA restriction, strand discrimination during mismatch repair, cell cycle control, and regulation of transcription. DNA methylation often affects the interaction of bacterial pathogens with their hosts, raising the possibility of epigenetic therapies for infectious diseases.
Coupling Between Messenger RNA Synthesis and Degradation during Genome Expression
(Fidetia, 2015) Chávez de Diego, Sebastián; Pérez Aguado, David; Chávez de Diego, María José; Romero Campero, Francisco José; Genética; Matemática Aplicada I; Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial; Junta de Andalucía
Genome expression involves the synthesis of messenger RNA (mRNA), a short lived molecule whose translation directs the synthesis of cellular proteins and that is subject to degradation after the translation process. Up to the date, mRNA synthesis and degradation has been considered as a linear phenomenon in which the above steps occur subsequently without a regulatory interconnection. However, gene expression can be studied as a global system in which all their stages are coupled and interconnected by regulatory mechanisms. We have contributed to demonstrate that the machineries of mRNA synthesis and degradation physically and functionally interact in the cell nucleus. We have proposed that it allows the cross-regulation of transcription with mRNA degradation and vice versa, giving rise to a circular system, which would explain the large robustness observed in gene expression (Haimovich et al, 2013).
Bacterias buenas o malas: un proyecto para la concientizacion de ninos de primaria sobre la higienizacion en tiempos de pandemia.
(Dykinson, 2023) Piubeli, Francine; Piubeli Doro, João Lucas; Genética
Aprendiendo con el Scratch: Un proyecto de Innovación docente para fomentar el pensamiento computacional
(Dykinson, 2023) Piubeli, Francine; Piubeli Doro, João Lucas; Genética
Innovación docente en las prácticas de laboratorio de genética: clase invertida y pensamiento crítico
(Dykinson, 2023) Castellano Pozo, Maikel; Iglesias Sigüenza, Francisco Javier; Comaills, Valentine; Valle Rosado, Iván; Biología Celular; Genética; Química Orgánica
Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular
(Universidad de Sevilla, 2022) Jimeno González, Silvia; Genética
En asignaturas de genética, aprender a resolver problemas es esencial para fortalecer la integración de los conceptos que se imparten en las clases teóricas. De hecho, el modelo metodológico tradicional suele basarse en la exposición teórica en clase y la resolución de dichos problemas como trabajo para casa. En este capítulo, se describe el diseño y la aplicación de un ciclo de mejora en el aula para el tema de Evolución Molecular de la asignatura Genética Molecular del Grado de Biomedicina básica y experimental, que tiene como objetivo aumentar la participación del alumno en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Para ello, la resolución de problemas se intercala dentro de la dinámica de la clase, llevándose a cabo tanto de forma individual como en pequeños grupos. Por otro lado, algunas de las actividades inicialmente propuestas se han adaptado al resultado del cuestionario de ideas previas de los alumnos para poder construir sobre ellas o trabajar conceptos preconcebidos erróneos. Los resultados de las escaleras de aprendizaje muestran un incremento considerable en los conocimientos de los alumnos al término de la unidad didáctica. Por otro lado, la respuesta de los estudiantes ha sido ciertamente positiva, expresada tanto a nivel personal como en las calificaciones del examen parcial correspondiente.
Biosíntesis de carotenoides en hongos
(Terracota, 2017) Ávalos Cordero, Francisco Javier; Limón Mirón, María del Carmen; Genética
The Sister-Chromatid Exchange Assay in Human Cells
(Humana, 2020) Tumini, Emanuela; Aguilera López, Andrés; Genética
The semiconservative nature of DNA replication allows the differential labeling of sister chromatids that isthe fundamental requirement to perform the sister-chromatid exchange (SCE) assay. SCE assay is apowerful technique to visually detect the physical exchange of DNA between sister chromatids. SCEscould result as a consequence of DNA damage repair by homologous recombination (HR) during DNAreplication. Here, we provide the detailed protocol to perform the SCE assay in cultured human cells. Cellsare exposed to the thymidine analog 5-bromo-20-deoxyuridine (BrdU) during two cell cycles, resulting inthe two sister chromatids having differential incorporation of the analog. After metaphase spreads prepara-tion and further processing, SCEs are nicely visualized under the microscope.
Detection of DNA Double-Strand Breaks byγ-H2AX Immunodetection
(Humana, 2020) Barroso, Sonia I.; Aguilera López, Andrés; Genética
DNA double-strand breaks (DSBs) are the most deleterious type of DNA damage and a cause of geneticinstability as they can lead to mutations, genome rearrangements, or loss of genetic material when notproperly repaired. Eukaryotes from budding yeast to mammalian cells respond to the formation of DSBswith the immediate phosphorylation of a histone H2A isoform. The modified histone, phosphorylated inserine 139 in mammals (S129 in yeast), is namedγ-H2AX. Detection of DSBs is of high relevance inresearch on DNA repair, aging, tumorigenesis, and cancer drug development, given the tight association ofDSBs with different diseases and its potential to kill cells. DSB levels can be obtained by measuring levels ofγ-H2AX in extracts of cell populations or by counting foci in individual nuclei. In this chapter sometechniques to detectγ-H2AX are described.
The rem mutations in the ATP-binding groove of the Rad3/XPD helicase lead to Xeroderma pigmentosum-Cockayne Syndrome-like phenotypes
(Public Library of Science, 2014) Herrera Moyano, Emilia; Moriel Carretero, María; Montelone, Beth A.; Aguilera López, Andrés; Genética
The eukaryotic TFIIH complex is involved in Nucleotide Excision Repair and transcription initiation. We analyzed three yeast mutations of the Rad3/XPD helicase of TFIIH known as rem (recombination and mutation phenotypes). We found that, in these mutants, incomplete NER reactions lead to replication fork breaking and the subsequent engagement of the homologous recombination machinery to restore them. Nevertheless, the penetrance varies among mutants, giving rise to a phenotype gradient. Interestingly, the mutations analyzed reside at the ATP-binding groove of Rad3 and in vivo experiments reveal a gain of DNA affinity upon damage of the mutant Rad3 proteins. Since mutations at the ATP-binding groove of XPD in humans are present in the Xeroderma pigmentosum-Cockayne Syndrome (XP-CS), we recreated rem mutations in human cells, and found that these are XP-CS-like. We propose that the balance between the loss of helicase activity and the gain of DNA affinity controls the capacity of TFIIH to open DNA during NER, and its persistence at both DNA lesions and promoters. This conditions NER efficiency and transcription resumption after damage, which in human cells would explain the XP-CS phenotype, opening new perspectives to understand the molecular basis of the role of XPD in human disease.

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