DNA Damage and Transcriptional Changes in the Gills of Mytilus galloprovincialis Exposed to Nanomolar Doses of Combined Metal Salts (Cd, Cu, Hg)

[ENG]Aiming at an integrated and mechanistic view of the early biological effects of selected metals in the marine sentinel organism Mytilus galloprovincialis, we exposed mussels for 48 hours to 50, 100 and 200 nM solutions of equimolar Cd, Cu and Hg salts and measured cytological and molecular biomarkers in parallel. Focusing on the mussel gills, first target of toxic water contaminants and actively proliferating tissue, we detected significant dose-related increases of cells with micronuclei and other nuclear abnormalities in the treated mussels, with differences in the bioconcentration of the three metals determined in the mussel flesh by atomic absorption spectrometry. Gene expression profiles, determined in the same individual gills in parallel, revealed some transcriptional changes at the 50 nM dose, and substantial increases of differentially expressed genes at the 100 and 200 nM doses, with roughly similar amounts of up- and down-regulated genes. The functional annotation of gill transcripts with consistent expression trends and significantly altered at least in one dose point disclosed the complexity of the induced cell response. The most evident transcriptional changes concerned protein synthesis and turnover, ion homeostasis, cell cycle regulation and apoptosis, and intracellular trafficking (transcript sequences denoting heat shock proteins, metal binding thioneins, sequestosome 1 and proteasome subunits, and GADD45 exemplify up-regulated genes while transcript sequences denoting actin, tubulins and the apoptosis inhibitor 1 exemplify down-regulated genes). Overall, nanomolar doses of co-occurring free metal ions have induced significant structural and functional changes in the mussel gills: the intensity of response to the stimulus measured in laboratory supports the additional validation of molecular markers of metal exposure to be used in Mussel Watch programs

First-principles study of the electronic structure and dynamical electronic excitations of strong spin-orbit metal Pb: bulk, surface and nanosized films

En la presente tesis se ha realizado el estudio de primeros principios (esto es, sinhacer uso de parámetros ajustables) de la estructura electrónica y la dinámica deexcitaciones electrónicas en plomo, tanto en volumen como en superficie y en formade películas de espesor nanométrico. Al presentar el plomo un número atómico alto(82), deben tenerse en cuenta los efectos relativistas. Con este fin, el doctorando haimplementado el acoplo espín-órbita en los códigos computacionales que hanrepresentado la principal herramienta de trabajo.En volumen, se han encontrado fuertes efectos relativistas asi como de lalocalización de los electrones, tanto en la respuesta dieléctrica (excitacioneselectrónicas colectivas) como en el tiempo de vida de electrones excitados. Lacomparación de nuestros resultados con medidas experimentales ha ayudado aprofundizar en dichos efectos.En el estudio de las películas a escala nanométrica se han hallado fuertes efectoscuánticos debido al confinamiento de los estados electrónicos. Dichos efectos semanifiestan tanto en el estado fundamental (en acuerdo con estudiosexperimentales), como en la respuesta dieléctrica a través de la aparición y dinámicade plasmones de diversas características. Los efectos relativistas, a pesar de no serimportantes en la estructura electrónica de las películas, son los responsables de ladesaparación del plasmón de baja energía en nuestros resultados.