Estudio de las afecciones causadas por el virus MRDV, agente del Mal de Río Cuarto, en plantas de gramínea

El Mal de Río Cuarto es una enfermedad virósica causada por el Maize Rorgh Dwarf Virus (MRDV), el cual es transmitido por el insecto vector Delphacodes kuscheli. Esta enfermedad provoca cuantiosas pérdidas económicas sobre todo en maíz, afectando la producción de granos y forraje. El presente proyecto, empleando plantas de maíz cuya infección será provocada y plantas de sorgo y avena con síntomas visibles de la enfermedad, recolectadas a campo, se propone a lo largo de tres años: realizar un estudio anatómico, comparativo entre variedades susceptibles y ligeramente resistentes de maíz para determinar en qué etapa fenológica de la planta se observan las primeras anomalías; localizar partículas virales y estudiar los cambios celulares en orgánulos y pared celular por microscopía electrónica de transmisión y analizar la relación de auxina (IAA) endógena/IAA-oxidasa en enaciones de diferentes estadíos de su desarrollo, a fin de establecer correlaciones hormonales y enzimáticas con la proliferación de tejidos vasculares observada en estas agallas foliares. El conocimiento de las interrelaciones huésped-patógeno, en este caso particular gramínea-virus, brindará la posibilidad de obtener un modelo que en el futuro pueda servir de base a la Biología Molecular a fin de incorporar caracteres de resistencia a enfermedades en cultivos agrícolas de importancia económica en la región donde el proyecto se inserta así como en el país. Objetivo General: Dada la significación económica del Mal de Río Cuarto en la zona maicera de nuestro país, en la cual se cultiva asimismo sorgo y avena, el presente proyecto intenta aportar conocimientos sobre las afecciones producidas por el virus causal de esta enfermedad.

Transmisión experimental del virus del Mal de Río Cuarto mediante insectos (D. kuschelli) criados en laboratorio

El Mal de Río Cuarto es la enfermedad más importante en el cultivo de maíz, ya que produce severos daños y está muy difundida: en la actualidad ocupa una superficie cercana a 1.000.000 de has. Se han evaluado las pérdidas en plantas severamente afectadas en la zona endémica de la virosis determinándose niveles que oscilaron entre un 20 a un 40% según el período agrícola. El virus afecta otros cultivos tales como sorgo, trigo, avena, mijo, moha de Hungría y centeno además de numerosas malezas pertenecientes a las familias de las Poáceas y Cyperáceas. La morfología de la partícula observada en cortes ultra finos permitió modular la hipótesis de similitud o parentesco con la enfermedad llamada Maize Rough Dwarf (MRDV) presente en el Mediterráneo; trabajos posteriores evidenciaron que tanto MRDV como el virus del Mal de Río Cuarto mostraron 10 bandas típicas de los Fijivirus. La enfermedad se transmite en la naturaleza en forma persistente mediante la especie Dephacodes kuschelli Fennah. Dada la importancia económica de la enfermedad se consideró prioritario lograr la cría y transmisión experimental de la virosis con insectos criados en laboratorio, ya que hasta el momento las transmisiones se llevaban a cabo con insectos provenientes de campo. El cumplimiento de este objetivo de trabajo permitirá el desarrollo de otras actividades tales como multiplicación del inóculo y su mantenimiento para la realización de estudios de caracterización biológica y molecular, purificación del virus, determinación de hospedantes diferenciales que permitirán establecer similitud o diferencias entre aislamientos locales y/o extranjeros, determinación de cultivares tolerantes o resistentes entre otras ventajas.

Mapeo de QTL para Mal de Río Cuarto en maíz. QTL mapping for tolerance to Mal de Río Cuarto disease in maize.

El Mal de Río Cuarto (MRC) es una enfermedad del maíz (Zea mays L.), endémica de ciertas zonas de la Argentina y constituye la patología más importante de este cultivo por la severidad de los daños y por la creciente difusión del área geográfica afectada. El empleo de la resistencia genética bajo un manejo integrado de la enfermedad, constituye la estrategia más económica y ambientalmente sustentable para lograr el incremento y la estabilidad en la producción de los cultivos de maíz, reduciendo el uso nocivo de agroquímicos. La reacción a la enfermedad MRC se encuentra influida por una fuerte interacción genotipo-ambiente que dificulta el mejoramiento genético. En los ensayos multiambientales la inconsistencia de la respuesta y la inestabilidad de los genotipos ensayados hace dificultoso llevar a cabo una buena selección basada en los síntomas de la enfermedad. Para contribuir a aumentar la eficacia de los métodos de mejoramiento es posible implementar programas en los que se incluyan herramientas biotecnológicas como los marcadores moleculares, que permiten reducir el efecto ambiental y contribuyen a soslayar, al menos en parte, los inconvenientes planteados por los efectos de la interacción genotipo-ambiente facilitando la identificación de los genotipos buscados. La selección fenotípica realizada convencionalmente, puede ser complementada con la selección asistida por marcadores (marker-assisted selection MAS) consistente en utilizar la información genética que brindan marcadores moleculares de ADN, tales como los SSR, asociados a loci o segmentos cromosómicos (quantitative trait loci QTL) que confieran resistencia a MRC. Si bien los resultados preliminares obtenidos por nuestro grupo de trabajo señalan la presencia de posibles QTLs e informan que la reacción frente a la enfermedad tiene una moderada heredabilidad y una substancial variación debida a la interacción genotipo-ambiente, es necesario confirmar los resultados relativos a los parámetros poblacionales y obtener una mejor delimitación de las regiones genómicas identificadas. Con la finalidad de aumentar la eficiencia de los programas de mejoramiento en el desarrollo de genotipos tolerantes mediante la selección asistida por marcadores utilizando una población de mapeo F2 con un fondo genético diferente y líneas endocriadas recombinantes evaluadas en ensayos multiambientales, se proponen los siguientes objetivos (i) estudiar la forma de herencia de la reacción frente a MRC, (ii) identificar nuevos QTLs asociados a este carácter y (iii) verificar la consistencia de los QTLs identificados previamente.

Evaluación de la interacción virus-hospedante-vector- endosimbiontes y su influencia en la transmisión del Mal de Río Cuarto en infecciones simples y mixtas con el Cereal Rhabdovirus.

El “Mal de Río Cuarto” es la enfermedad más importante del maíz en la Argentina. El agente causal es un fijivirus denominado Mal de Río Cuarto virus (MRCV). Se transmite únicamente a través de delfácidos (Hemiptera-Delphacidae) de forma persistente propagativa. Se han descripto diversas especies con demostrada capacidad vectora, entre ellos Delphacodes kuscheli Fennah y Toya propinqua Fieber. La primera es de gran importancia tanto por su abundancia en las zonas maiceras de nuestro país como por su eficiencia de transmisión mientras que T. propinqua es una especie cosmopolita que se encuentra ampliamente distribuida en toda el área productiva. Ambas especies poseen una demostrada capacidad de transmisión a cereales de grano fino, importantes epidemiológicamente por su rol como reservorios del virus y el vector en época invernal. Un aspecto que requiere especial atención es la aparición de una nueva virosis, un Cytorhabdovirus, en infecciones mixtas con MRCV en cereales de invierno en el sur de la provincia de Córdoba (región endémica del Mal de Río Cuarto). Al igual que este último el rhabdovirus se transmite por insectos delfácidos, por lo que sería relevante estudiar las posibles interacciones entre la coinfección por ambos patógenos y sus consecuencias en la transmisión del MRCV. La capacidad vectora puede estar afectada por diversos aspectos biológicos, entre los que se pueden mencionar el estadío del insecto al momento de la adquisición del virus, los niveles de concentración viral alcanzados en el organismo del vector, la existencia de barreras morfofisiológicas (como las membranas basales del intestino medio y glándulas salivales, y mecanismos de inmunidad innata) y la presencia de endosimbiontes. Se conoce que existen diferencias en la transmisión según el MRCV se adquiera como ninfa de primer o tercer estadío, por lo que se propone realizar estudios comparativos entre ambos grupos. Se plantea además evaluar el efecto de diferencias de concentración del MRCV en el organismo del insecto en la transmisión mediante RT-qPCR, en infecciones simples y mixtas. Se analizará la posible existencia de barreras morfofisiológicas observando el tropismo de las partículas virales en los tejidos del vector a través de inmunomicroscopía confocal y la activación diferencial de genes de inmunidad innata con RT-qPCR. Dado que existen antecedentes de la presencia de endosimbiontes, como Wolbachia pipientis en este grupo de insectos, se propone además estudiar la prevalencia de esta bacteria y analizar las cepas existentes en poblaciones de delfácidos del área maicera. Este objetivo es importante por dos razones. En primer lugar, W pipientis es ampliamente estudiada como potencial biocontrolador de vectores debido al fenómeno de incompatibilidad citoplasmática que expresa en sus hospedantes. En segundo lugar, esta bacteria influye en la eficiencia de transmisión de enfermedades ya que se conoce que los endosimbiontes producen proteínas denominadas simbioninas que protegen las partículas virales de la degradación enzimática durante su circulación por la hemolinfa. De este modo, la presencia de Wolbachia podría condicionar la replicación, estabilidad y persistencia de las partículas virales en insectos vectores, fenómenos comprobados para otros patosistemas. Este proyecto tiene como objetivo final profundizar los conocimientos acerca del fenómeno de la transmisión viral y establecer bases para el manejo integrado del vector y la enfermedad.

Propuesta para la planificación y gestión integrada de los recursos hídricos del NE de la Provincia de Córdoba, Argentina (Red Pictor 2)

Relevamiento y estudio de aspectos relacionados con el conjunto hídrico, ecológico y paisajístico asociado con la Laguna de Mar Chiquita, y una propuesta de Plan Director integrado que permita lograr un funcionamiento sustentable del sistema. Abarcará la recopilación de antecedentes sobre variaciones en los regímenes hidrológicos de la laguna y sus tributarios, junto con las variaciones en calidad de agua y sus consecuencias sobre el ecosistema dependiente. Se utilizará la información disponible en bases de datos de organismos públicos, y a partir de trabajos anteriores del grupo de investigadores involucrados, sobre caudales, calidad de agua, recursos en flora, fauna, paisaje, y sus variaciones en función de los cambios hidrológicos, climáticos, o por efecto de contaminación del medio. Se realizarán también estudios exploratorios para identificar factores de riesgo y cambios evidentes o inminentes en los ecosistemas causados por mal uso o contaminación del recurso hídrico. Dichos estudios abarcarán relevamientos, monitoreos planificados y/o verificaciones in situ, con posterior análisis de los datos obtenidos, análisis de muestras de agua y sedimento en la laguna y sus tributarios, evaluación de cambios en comunidades de peces, aves, plantas, paisaje, etc.

Estudio, diseño e implementación de un circuito integrado de aplicación específica para registradores en cadenas de frío

Uno de los factores que afectan seriamente la calidad de los productos lácteos es la continuidad de la cadena de frío desde que los mismos salen de la planta hasta que es vendido a los consumidores. El aseguramiento de la antes citada cadena es particularmente importante en la etapa de transporte debido a los períodos muchas veces prolongados que deben transcurrir hasta la llegada de los productos a los centros de consumo, correspondiendo esta responsabilidad a las empresas de transporte. De la importancia de la etapa de transporte se deduce el interés de las industrias de auditar de alguna forma a las empresas encargadas del mismo, de al forma de garantizar la continuidad de la cadena del frío, ya que de llegar a consumirse un producto en mal estado, la productora de lácteos sufriría serios problemas de imagen ante los consumidores que se traducirían en dificultades a la hora de intentar posicionar sus productos en el mercado. De aquí la importancia de control de los transportistas, siendo absolutamente necesario disponer de equipamiento que permita efectuarlo. Dicho equipamiento deberá ser de bajo costo, debido fundamentalmente a la gran cantidad de unidades a controlar, de bajo consumo, totalmente independiente de las instalaciones del equipo de transporte, fácilmente programable y utilizable, de gran confiabilidad, y por sobre todo totalmente inviolable de tal forma de evitar la alteración de los datos contenidos en el sistema. (...) (...) El presente proyecto tiene por objetivo el desarrollo, simulación e implementación de un Circuito Integrado de Aplicación Específica (ASIC), que logre reunir en un solo circuito integrado toda la electrónica asociada a un registrador de temperaturas para control de continuidad de cadenas de frío. Dicho desarrollo se llevará a cabo mediante la utilización de técnicas microelectrónicas que permiten el diseño del ASIC mediante programas de Diseño Asistido por Computadora, su simulación lógica-temporal mediante simuladores eléctricos y finalmente la obtención de las máscaras de fabricación del circuito integrado para su posterior fabricación en el extranjero. (...) Específicamente, durante el período para el cual se solicita el apoyo, se deberán superar las etapas de diseño, simulación, extracción de componentes parásitos del layout, resimulación y obtención del circuito integrado mediante gestión de fabricación en el extranjero. Dicho prototipo deberá ser evaluado para determinar la perfomance del mismo y establecer sus especificaciones. Con posterioridad se construirán tres instrumentos prototipos para su evaluación mediante pruebas en funcionamiento real.

Exposición prenatal al alcohol y síndrome de hiperactividad con déficit de la atención: un abordaje conductual, farmacológico y bioquímico. Alcohol prenatal exposure and attention deficit with hyperactivity disorder: behavioral, pharmacological and biochemical approaches.

El Trastorno por Déficit de Atención con Hiperactividad (ADHD) es un síndrome conductual de origen orgánico, que se manifiesta principalmente en niños. Está caracterizado por distracción moderada a severa, períodos de atención breve, hiperactividad, inestabilidad emocional e impulsividad. Los tratamientos se basan "paradójicamente" en psicoestimulantes. Las sustancias mas empleadas son metilfenidato y anfetamina. La sintomatología indica un mal funcionamiento en los circuitos dopaminérgicos que sería el resultado de factores genéticos como ambientales, ya que es común encontrar ADHD en niños expuestos prenatalmente al alcohol. Los modelos animales son importantes para estudiar patologías de etiología desconocida, en este sentido, estudios de nuestro laboratorio indican que ratones deficientes en p35 son hiperactivos y responden paradojalmente a psicoestimulantes. Cdk5/p35 participa en el desarrollo neuronal, liberación de vesículas, señales dopaminérgicas, etc. Además resultados preliminares indican que la experiencia prenatal con una dosis etílica moderada durante la gestación tardía, es suficiente para incrementar los patrones de actividad locomotora, semejantes a los descriptos en los modelos animales de ADHD. De acuerdo a estas consideraciones hipotetizamos que la exposición etílica prenatal a dosis moderadas y durante un periodo acotado de la gestación tardía, resulta en un patrón conductual similar al descripto en modelos de ADHD. Asimismo, drogas psicoestimulantes pueden revertir dichos efectos. Por otra parte, proponemos que estas alteraciones son consecuencia de los efectos ocasionados por el insulto etílico sobre el equilibrio en el funcionamiento del sistema de neurotransmisión dopaminérgio mesolímbico/cortical. Teniendo en cuenta que la etiología del ADHD aun no se conoce, el desarrollo de modelos animales, que recapitulen características clínicas de este trastorno, constituye una herramienta muy poderosa para el estudio de los mecanismos celulares y moleculares que subyacen a este síndrome, por lo tanto, en este proyecto nos proponemos obtener evidencias acerca de las alteraciones originadas a partir de efectos deletéreos de la exposición etílica prenatal, que recapitulan el desarrollo de fenotipos conductuales y bioquímicos descriptos en modelos para ADHD. Específicamente nos proponemos determinar, por medio de experimentos conductuales, si la exposición a distintas dosis moderadas de alcohol durante un periodo acotado de la gestación tardía, son suficientes para generar alteraciones conductuales características de ADHD y establecer si metilfenidato y anfetamina, son capaces de revertirlas. Evaluar, mediante métodos bioquímicos, si este modelo involucra cambios en algunos de los componentes claves de la neurotransmisión dopaminérgica, tales como niveles de dopamina y sus metabolitos, niveles de expresión de tirosina-hidroxilasa, de receptores y transportador de dopamina, del complejo cdk5/p35, entre otros. Esperamos recapitular características análogas a las observadas en sujetos diagnosticados con ADHD y que el tratamiento con psicoestimulantes re-establezca los niveles de conducta normales. Mediante ensayos bioquímicos, esperamos encontrar mayores niveles de dopamina en tejido estriatal, acompañados con un aumento en los niveles de sus metabolitos y mediante western blot y ensayos de actividad esperamos encontrar mayor nivel de expresión en D1, menor de DAT y alteraciones en la normal actividad y expresión de cdk5/p35, que podrían explicar los resultados comportamentales esperados. Dada la alta prevalencia de ADHD y que estos jóvenes pacientes son medicados con psicoestimulantes, junto con la poca información sobre las respuestas neuroadaptativas del cerebro inmaduro, es importante investigar los mecanismos que subyacen las alteraciones neurofisiológicas de este trastorno. Estos abordajes experimentales resultan centrales para el desarrollo de terapias mas eficientes para el tratamiento de este síndrome.

Deformaciones del federalismo fiscal argentino y corrupción política

Al recordar que por federalismo se entiende la forma de Estado donde coexiste un poder central con poderes regionales es natural que exista en potencia un conflicto entre ambos tipos o polos de poder, aun en el caso que se hayan definido con precisión las funciones que corresponde a uno. El conflicto puede y suele volverse activo por una inequitativa distribución de los recursos públicos entre ambos niveles en relación a los bienes o servicios públicos prestados por cada uno. Pero esta no es la única mirada que debería tenerse en cuenta para medir el mal desempeño de un sistema federal de gobierno. Aquí nos hemos de ocupar más específicamente de dos distorsiones que tienen lugar dentro del federalismo fiscal argentino y que no son incompatibles. Una es la asimetría en la redistribución geográfica de los ingresos públicos. La otra deformación fiscal del federalismo proviene de la existencia de un sistema de previsión social muy interdependiente de la fiscalidad. Nuestra tesis es que la persistencia de estas distorsiones obedece a la existencia de corrupciones políticas. Por ello nos planteamos las siguientes hipótesis: 1.- La distorsión en el sistema federal argentino responde en parte a a) Una asimetría en la redistribución geográfica de los ingresos públicos recaudados centralmente, cuya desproporción es alta, injustificada y permanente y b) la interdependencia de los recursos gubernamentales destinados al gasto común con el sistema de recursos del sistema de la seguridad social. 2.- Ambas distorsiones son causadas por corrupciones políticas y no coadyuvan a cerrar la brecha en la distribución personal del ingreso en las regiones pobres y favorecidas ni a mejorar los haberes jubilatorios nacionales Estas hipótesis han sido planeadas en pos de alcanzar los objetivos generales de: analizar la deformación del federalismo argentino producida por distorsiones en la redistribución del ingreso público nacional e indagar sobre su relación con corrupciones políticas. Y, específicamente: a.- Determinar con información cuantitativa propia, la magnitud de la asimetría en la redistribución geográfica de la recaudación nacional, período 2000 – 2011; b.- describir la perturbación que ocasiona la interdependencia de los recursos gubernamentales con el sistema de previsión social, desde la década de 1940 a la actualidad y c.- ofrecer un modelo de corrupción política que ayude a comprender las distorsiones anteriores en el federalismo argentino. Esta es una investigación con diseño no experimental que, en términos de los objetivos específicos recién dados, ha de conjugar: La construcción de una serie histórica, para cada año del período 2000 – 2011, de la distribución regional de los flujos fiscales netos que opera el gobierno nacional cuyos detalles metodológicos han sido explicitados en trabajos previos del mismo equipo [Ej.: Ruarte Bazán, R. et al, (2009) Hacia una interpretación del federalismo argentino actual. Edición en CD. 42ª Jornadas Internacionales de Finanzas Públicas. FCE UNC. Córdoba. 16 p], con la recopilación de normas jurídicas y/o información relacionada, referidas a las transferencias monetarias del Sistema de Seguridad Social al Tesoro Nacional y viceversa y la indagación sobre modelos teóricos y datos existentes acerca de corrupción política y federalismo y su adecuación al caso argentino. Como se espera verificar nuestra tesis general y las hipótesis de trabajo mencionadas, el impacto puede ser muy importante ya que introduce y suma la dimensión geográfica o regional como determinante de la corrupción política y consecuentemente proporcionaría una plataforma de ataque a este vicio burocrático, siempre que exista la suficiente decisión política de los gobiernos y residentes perjudicados por su existencia. l

INCIDENCIA DE LAS ACTIVIDADES AGROPECUARIAS EN LA CALIDAD DE PRODUCTOS APÍCOLAS Y EN LA DISTRIBUCIÓN DE APIS MELLIFERA. INDICADORES DE CONTAMINACIÓN AMBIENTAL.

Las actividades socioeconómicas en muchos casos generan residuos que afectan a la salud humana, la calidad de los ecosistemas y los procesos ecológicos. La acumulación de residuos de plaguicidas en el ambiente se ha puesto de manifiesto desde hace años y la incidencia de éstos en los ecosistemas supone un riesgo que es necesario conocer y reducir. La agricultura depende, en gran medida, de la utilización de pesticidas para controlar las plagas y las enfermedades que pueden ocasionar pérdidas en la calidad de las cosechas y disminuir su producción. En los últimos años, la contaminación de los alimentos y del medio ambiente por los pesticidas se ha convertido en objeto de gran interés y preocupación social debido a los posibles efectos adversos de una exposición prolongada a estos compuestos. La provincia de Córdoba, en particular la región sur, no es ajena a dicha problemática dado que la actividad más importante es la agropecuaria. Por tanto, resulta de sumo interés desarrollar métodos para diagnosticar y monitorear la contaminación del ambiente. En este sentido, los indicadores ambientales han tomado impulso con el propósito de estandarizar metodologías y procesos que nos permitan desarrollar la capacidad de analizar, evaluar y comparar el estado del ambiente y los recursos naturales. Las abejas melíferas y los productos de la colmena podrían muy bien cumplir con este rol ya que durante su pecoreo las abejas se ponen en contacto con prácticamente todos los sectores medioambientales (suelo, vegetación, aire y agua). Las abejas exploran áreas de unos 30 km2 para recolectar elementos para el desarrollo de su colonia y por consiguiente los productos de la colmena se pueden relacionar con la contaminación local. La presencia de plaguicidas de uso agrícola, tanto en miel como en cera, en cantidades suficientemente altas, también podría llevar a que la colmena se vea debilitada y las abejas tiendan a abandonarla. No obstante, el abandono de las colmenas no sólo puede deberse a la acumulación de compuestos químicos extraños, sino también a problemas de sanidad relacionados al mal manejo del apiario. La incidencia de este último factor puede estimarse determinando en miel y cera los residuos de medicamentos, sintéticos y/o naturales, utilizados por los apicultores para el tratamiento de enfermedades de la colmena. Por lo tanto, se propone utilizar el grado de contaminación de la miel y de la cera con plaguicidas de uso agrícola como indicadores ambientales y establecer la influencia de este factor y de los medicamentos de uso apícola sobre el síndrome de despoblamiento de las colmenas. Para ello se seleccionarán tres zonas de trabajo, todas pertenecientes al sur de la provincia de Córdoba, (una silvestre, una de agricultura en base a soja y maíz y una tambera) donde se esté desarrollando la actividad apícola, instalando también colmenas propias para el proyecto. Se realizarán encuesta a productores agropecuarios y apícolas. Para el diagnóstico de enfermedades se emplearán las siguientes técnicas: gota pendiente para Loque americana, método de Cantwell para Nosema y el método de David Jong modificado para Varroa. Para la cuantificación de residuos de plaguicidas y medicamentos se emplearán técnicas cromatográficas. Los resultados obtenidos permitirán evaluar el estado sanitario de las colmenas, la disminución o no de la población, determinar indirectamente la contaminación ambiental estableciendo las vinculaciones entre las causas que generan los cambios, las respuestas del medio y tendencias futuras y realizar transferencia a distintos niveles mediante, conferencias, cursos, material didáctico y prestación de servicios. Asimismo, los resultados podrían ser utilizados en el futuro en la implementación de políticas regulatorias de las actividades agroindustriales, mientras que el relevamiento del estado sanitario de las colmenas permitirá tomar decisiones respecto de las políticas sanitarias a aplicar en el manejo de los colmenare

Verificación Formal de Sistemas basada Formal Software Verification based on Automated Analysisen Análisis Automático.

Identificación y caracterización del problema. Uno de los problemas más importantes asociados con la construcción de software es la corrección del mismo. En busca de proveer garantías del correcto funcionamiento del software, han surgido una variedad de técnicas de desarrollo con sólidas bases matemáticas y lógicas conocidas como métodos formales. Debido a su naturaleza, la aplicación de métodos formales requiere gran experiencia y conocimientos, sobre todo en lo concerniente a matemáticas y lógica, por lo cual su aplicación resulta costosa en la práctica. Esto ha provocado que su principal aplicación se limite a sistemas críticos, es decir, sistemas cuyo mal funcionamiento puede causar daños de magnitud, aunque los beneficios que sus técnicas proveen son relevantes a todo tipo de software. Poder trasladar los beneficios de los métodos formales a contextos de desarrollo de software más amplios que los sistemas críticos tendría un alto impacto en la productividad en tales contextos. Hipótesis. Contar con herramientas de análisis automático es un elemento de gran importancia. Ejemplos de esto son varias herramientas potentes de análisis basadas en métodos formales, cuya aplicación apunta directamente a código fuente. En la amplia mayoría de estas herramientas, la brecha entre las nociones a las cuales están acostumbrados los desarrolladores y aquellas necesarias para la aplicación de estas herramientas de análisis formal sigue siendo demasiado amplia. Muchas herramientas utilizan lenguajes de aserciones que escapan a los conocimientos y las costumbres usuales de los desarrolladores. Además, en muchos casos la salida brindada por la herramienta de análisis requiere cierto manejo del método formal subyacente. Este problema puede aliviarse mediante la producción de herramientas adecuadas. Otro problema intrínseco a las técnicas automáticas de análisis es cómo se comportan las mismas a medida que el tamaño y complejidad de los elementos a analizar crece (escalabilidad). Esta limitación es ampliamente conocida y es considerada crítica en la aplicabilidad de métodos formales de análisis en la práctica. Una forma de atacar este problema es el aprovechamiento de información y características de dominios específicos de aplicación. Planteo de objetivos. Este proyecto apunta a la construcción de herramientas de análisis formal para contribuir a la calidad, en cuanto a su corrección funcional, de especificaciones, modelos o código, en el contexto del desarrollo de software. Más precisamente, se busca, por un lado, identificar ambientes específicos en los cuales ciertas técnicas de análisis automático, como el análisis basado en SMT o SAT solving, o el model checking, puedan llevarse a niveles de escalabilidad superiores a los conocidos para estas técnicas en ámbitos generales. Se intentará implementar las adaptaciones a las técnicas elegidas en herramientas que permitan su uso a desarrolladores familiarizados con el contexto de aplicación, pero no necesariamente conocedores de los métodos o técnicas subyacentes. Materiales y métodos a utilizar. Los materiales a emplear serán bibliografía relevante al área y equipamiento informático. Métodos. Se emplearán los métodos propios de la matemática discreta, la lógica y la ingeniería de software. Resultados esperados. Uno de los resultados esperados del proyecto es la individualización de ámbitos específicos de aplicación de métodos formales de análisis. Se espera que como resultado del desarrollo del proyecto surjan herramientas de análisis cuyo nivel de usabilidad sea adecuado para su aplicación por parte de desarrolladores sin formación específica en los métodos formales utilizados. Importancia del proyecto. El principal impacto de este proyecto será la contribución a la aplicación práctica de técnicas formales de análisis en diferentes etapas del desarrollo de software, con la finalidad de incrementar su calidad y confiabilidad. A crucial factor for software quality is correcteness. Traditionally, formal approaches to software development concentrate on functional correctness, and tackle this problem basically by being based on well defined notations founded on solid mathematical grounds. This makes formal methods better suited for analysis, due to their precise semantics, but they are usually more complex, and require familiarity and experience with the manipulation of mathematical definitions. So, their acceptance by software engineers is rather restricted, and formal methods applications have been confined to critical systems. Nevertheless, it is obvious that the advantages that formal methods provide apply to any kind of software system. It is accepted that appropriate software tool support for formal analysis is essential, if one seeks providing support for software development based on formal methods. Indeed, some of the relatively recent sucesses of formal methods are accompanied by good quality tools that automate powerful analysis mechanisms, and are even integrated in widely used development environments. Still, most of these tools either concentrate on code analysis, and in many cases are still far from being simple enough to be employed by software engineers without experience in formal methods. Another important problem for the adoption of tool support for formal methods is scalability. Automated software analysis is intrinsically complex, and thus techniques do not scale well in the general case. In this project, we will attempt to identify particular modelling, design, specification or coding activities in software development processes where to apply automated formal analysis techniques. By focusing in very specific application domains, we expect to find characteristics that might be exploited to increase the scalability of the corresponding analyses, compared to the general case.

Sistemas de Tipos para Verificación de Programas Concurrentes. Type Systems for Concurrent Programs Verification.

La programación concurrente es una tarea difícil aún para los más experimentados programadores. Las investigaciones en concurrencia han dado como resultado una gran cantidad de mecanismos y herramientas para resolver problemas de condiciones de carrera de datos y deadlocks, problemas que surgen por el mal uso de los mecanismos de sincronización. La verificación de propiedades interesantes de programas concurrentes presenta dificultades extras a los programas secuenciales debido al no-determinismo de su ejecución, lo cual resulta en una explosión en el número de posibles estados de programa, haciendo casi imposible un tratamiento manual o aún con la ayuda de computadoras. Algunos enfoques se basan en la creación de lenguajes de programación con construcciones con un alto nivel de abstración para expresar concurrencia y sincronización. Otros enfoques tratan de desarrollar técnicas y métodos de razonamiento para demostrar propiedades, algunos usan demostradores de teoremas generales, model-checking o algortimos específicos sobre un determinado sistema de tipos. Los enfoques basados en análisis estático liviano utilizan técnicas como interpretación abstracta para detectar ciertos tipos de errores, de una manera conservativa. Estas técnicas generalmente escalan lo suficiente para aplicarse en grandes proyectos de software pero los tipos de errores que pueden detectar es limitada. Algunas propiedades interesantes están relacionadas a condiciones de carrera y deadlocks, mientras que otros están interesados en problemas relacionados con la seguridad de los sistemas, como confidencialidad e integridad de datos. Los principales objetivos de esta propuesta es identificar algunas propiedades de interés a verificar en sistemas concurrentes y desarrollar técnicas y herramientas para realizar la verificación en forma automática. Para lograr estos objetivos, se pondrá énfasis en el estudio y desarrollo de sistemas de tipos como tipos dependientes, sistema de tipos y efectos, y tipos de efectos sensibles al flujo de datos y control. Estos sistemas de tipos se aplicarán a algunos modelos de programación concurrente como por ejemplo, en Simple Concurrent Object-Oriented Programming (SCOOP) y Java. Además se abordarán propiedades de seguridad usando sistemas de tipos específicos. Concurrent programming has remained a dificult task even for very experienced programmers. Concurrency research has provided a rich set of tools and mechanisms for dealing with data races and deadlocks that arise of incorrect use of synchronization. Verification of most interesting properties of concurrent programs is a very dificult task due to intrinsic non-deterministic nature of concurrency, resulting in a state explosion which make it almost imposible to be manually treat and it is a serious challenge to do that even with help of computers. Some approaches attempts create programming languages with higher levels of abstraction for expressing concurrency and synchronization. Other approaches try to develop reasoning methods to prove properties, either using general theorem provers, model-checking or specific algorithms on some type systems. The light-weight static analysis approach apply techniques like abstract interpretation to find certain kind of bugs in a conservative way. This techniques scale well to be applied in large software projects but the kind of bugs they may find are limited. Some interesting properties are related to data races and deadlocks, while others are interested in some security problems like confidentiality and integrity of data. The main goals of this proposal is to identify some interesting properties to verify in concurrent systems and develop techniques and tools to do full automatic verification. The main approach will be the application of type systems, as dependent types, type and effect systems, and flow-efect types. Those type systems will be applied to some models for concurrent programming as Simple Concurrent Object-Oriented Programming (SCOOP) and Java. Other goals include the analysis of security properties also using specific type systems.

Mecanismo de interacción, calcio dependiente, entre Calcineurina y PERK, involucrado en el Estrés de Retículo Endoplásmico. Ca2+ -dependent mechanism of interaction between Calcineurin and PERK involved in Endoplasmic Reticulum Stress.

El Estrés de Retículo Endoplásmico (RE) es inducido por la acumulación de proteínas sin plegar en el lumen de la organela. Esto se puede observar en diversas situaciones fisio-patológicas como durante una infección viral o en proceso isquémico. Además, contribuye a la base molecular de numerosas enfermedades ya sea índole metabólico (Fibrosis quística o Diabetes Miellitus) o neurodegenerativas como mal de Alzheimer o Parkinson (Mutat Res, 2005, 569). Para restablecer la homeostasis en la organela se activa una señal de transducción (UPR), cuya respuesta inmediata es la atenuación de la síntesis de proteína debido a la fosforilación de subunidad alpha del factor eucariótico de iniciación de translación (eIF2α) vía PERK. Esta es una proteína de membrana de RE que detecta estrés. Bajo condiciones normales, PERK está inactiva debido a la asociación de su dominio luminar con la chaperona BIP (Nat Cell Biol, 2000, 2: 326). Frente a una situación de estrés, la chaperona se disocia causando desinhibición. Recientemente, (Plos One 5: e11925) se observó, bajo condiciones de estrés, un aumento de Ca2+ citosólico y un rápido incremento de la expresión de calcineurina (CN), una fosfatasa citosólica dependiente de calcio, heterodimérica formada por una subunidad catalítica (CN-A) y una regulatoria (CN-B). Además, CN interacciona, sin intermediarios, con el dominio citosólico de PERK favoreciendo su trans-autofosforilación. Resultados preliminares indican que, astrocitos CNAβ-/- exhibieron, en condiciones basales, un mayor número de células muertas y de niveles de eIF2α fosforilado que los astrocitos CNAα-/-. Hipótesis: CNAβ/B interacciona con PERK cuando el Ca2+ citosólico esta incrementado luego de haberse inducido Estrés de RE, lo cual promueve dimerización y auto-fosforilación de la quinasa, acentuándose así la fosforilación de eIF2α e inhibición de la síntesis de proteínas. Esta activación citosólica de PERK colaboraría con la ya descrita, desinhibición luminal llevada cabo por BIP. Cuando el Ca2+ citosólico retorna a los niveles basales, PERK fosforila a CN, reduciendo su afinidad de unión y disociándose el complejo CN/PERK. Objetivo general: Definir las condiciones por las cuales CN interacciona con PERK y regula la fosforilación de eIF2α e inhibición de la síntesis de proteína. Objetivos específicos: I-Estudiar la diferencia de afinidades y dependencia de Ca2+, de las dos isoformas de CN (α y β) en su asociación con PERK. Además verificar la posible participación de la subunidad B de CN en esta interacción. II-Determinar si la auto-fosforilación de PERK es diferencialmente regulada por las dos isoformas de CN. III-Discernir la relación del estado de fosforilación de CN con su unión a PERK. IV-Determinar efectos fisiológicos de la interacción de CN-PERK durante la respuesta de Estrés de RE. Para llevar a cabo este proyecto se realizarán experimentos de biología molecular, interacción proteína-proteína, ensayos de fosforilación in vitro y un perfil de polisoma con astrocitos CNAβ-/- , CNA-/- y astrocitos controles. Se espera encontrar una mayor afinidad de unión a PERK de la isoforma β de CN y en condiciones donde la concentración de Ca2+ sea del orden micromolar e imite niveles del ión durante un estrés. Con respecto al estado de fosforilación de CN, debido a los resultados preliminares, donde solo se la encontró fosforilada en condiciones basales, se piensa que CN podría interactuar con mayor afinidad con PERK cuando CN se encuentre desfosforilada. Por último, se espera encontrar un aumento de eIF2α fosforilado y una acentuación de la atenuación de la síntesis de proteína como consecuencia de la mayor activación de PERK por su asociación con la isoforma β de CN en astrocitos donde el Estrés de RE se indujo por privación de oxigeno y glucosa. Estos experimentos permitirán avanzar en el estudio de una nueva función citoprotectora de CN recientemente descrita por nuestro grupo de trabajo y sus implicancias en un modelo de isquemia. The accumulation of unfolded proteins into the Endoplasmic Reticulum (ER) activates a signal transduction cascade called Unfolding Protein Response (UPR), which attempts to restore homeostasis in the organelle. (PKR)-like-ER kinase (PERK) is an early stress response transmembrane protein that is generally inactive due to its association with the chaperone BIP. During ER stress, BIP is tritrated by the unfolded protein, leading PERK activation and phosphorylation of eukaryotic initiation factor-2 alpha (eIF2alpha), which attenuates protein síntesis. If ER damage is too great and homeostasis is not restored within a certain period of time, an apoptotic response is elicited. We recently demonstrated a cytosolic Ca2+ increase in Xenopus oocytes after induce ER stress. Moreover, calcineurin A/B, a an heterotrimeric Ca2+ dependent phosphatases (CN-A/B), associates with PERK increasing its auto-phosphorylation and significantly enhancing cell viability. Preliminary results suggest that, CN-Aβ-/- knockout astrocytes exhibit a significant higher eIF2α phosphorylated level compared to CN-Aα-/- astrocytes. Our working hypothesis establishes that: CN binds to PERK when cytosolic Ca2+ is initially increased by ER stress, promoting dimerization and autophosphorylation, which leads to phosphorylation of elF2α and subsequently attenuation of protein translation. When cytosolic Ca2+ returns to resting levels, PERK phosphorylates CN, reducing its binding affinity so that the CN/PERK complex dissociates. The goal of this project is to determine the conditions by which CN binding to PERK attenuates protein translation during the ER stress response and subsequently, to determine how the interaction of CN with PERK is terminated when stress is removed. To perform this project is planed to do molecular biology experiments, pull down assays, in vitro phosphorylations and assess overall mRNA translation efficiency doing a polisome profile.