Estudios sobre la regulación del ciclo celular en cultivos de células: Papel de las poliaminas

La poliaminas son moléculas esenciales para el crecimiento, diferenciación y transformación celular. Se encuentran presentes en todo tipo de células y sus niveles endógenos están perfectamente controlados. Estudios recientes indican que los niveles de la arginina regularían el metabolismo de las poliaminas putrescina y espermidina. Este aminoácido produce óxido nítrico (ON), segundo mensajero implicado en la respuesta inmune, en la neurotransmisión y en el proceso inflamatorio. En este tipo de trabajo se propone desarrollar un sistema de detección para determinar la concentración de ON en tiempos cortos que permita conocer su relación con el metabolismo de las poliaminas. Por otra parte, el papel específico de las poliaminas en la regulación del ciclo celular es desconocido y en nuestro laboratorio se está estudiando el rol de estas moléculas en el ciclo de células normales y malignas; se propone determinar la expresión de la ciclina D1 a lo largo de este ciclo y su implicancia en situaciones de carencia de poliaminas endógenas. También se han relacionado a las poliaminas con la apoptosis o muerte celular programada (MCP), por lo que se intentará estudiar las variaciones durante el ciclo celular de la MCP de células normales y malignas y su relación a las poliaminas. Los resultados de estos estudios ampliarán el conocimiento del rol de las poliaminas y permitirá diseñar experimentos utilizando inhibidores de estas moléculas como anticancerígenos. Desde el punto de vista biotecnológico, el sistema detección de ON posibilitará determinar su concentración en tiempos cortos, aportando información de su rol metabólico. Esta metodología podrá aplicarse en otros sistemas.

Mineralización de sales de amonio cuaternario sintéticas

Mediante el abordaje experimental microbiológico, bioquímico y molecular, se pretende conocer la vía catabólica involucrada en la degradación de compuestos de amonio cuaternario sintéticos y lograr la selección de microorganismos eficientes en la mineralización de estos compuestos. A partir de muestras de agua (piletas de decontaminación, desagües industriales), se seleccionarán e identificarán los microorganismos capaces de utilizar estos compuestos como fuente de carbono y nitrógeno. A través del análisis de los metabolitos intermedios, se tendrá una aproximación de la vía metabólica implicada en el proceso. La misma se confirmará por experimentos respirométricos y ensayos enzimáticos. Se pretende establecer cuál es la relación entre el metabolismo de estas sales sintéticas y el de otros compuestos de amonio cuaternario naturales, tales como colina, betaína y carnitina. Se determinará si cepas de colección que metabolizan colina y carnitina son capaces de adaptarse y utilizar las sales sintéticas y cual es la relación entre los caminos metabólicos. Se obtendrán mutantes de las cepas eficientes en la mineralización con fenotipos característicos relacionados con los puntos anteriores. Ello permitirá la proyección para estudios posteriores de identificación, clonado y secuenciación de genes relacionados al proceso.

Polimorfismo del general del receptor de vitamina D y densidad mineral ósea en mujeres porstmenopáusicas sanas u osteoporóticas de la Ciudad de Córdoba

La osteoporosis es considerada en la actualidad como uno de los problemas de salud humana más preocupantes en varias partes del mundo. El incremento de las expectativas de la vida promedio de los individuos tiende a incrementar el número de casos, lo cual hace que el problema pueda ser mayor en el futuro. Esta enfermedad compleja, relacionada con la edad, se caracteriza por una disminución de la densidad mineral ósea (conocida con la sigla inglesa BMD que significa bone mineral density), rigidez muscular, inestabilidad postural y alteraciones que conducen a fracturas o riesgo de fracturas. Una BMD baja parecería ser el principal factor de riesgo para el desarrollo de la osteoporosis y fracturas relacionadas. La enfermedad se confirma cuando el valor de BMD se encuentra 2,5 desviaciones estándar por debajo de la BMD correspondiente a individuos normales jóvenes. La densidad mineral ósea promedio es mayor en el hombre que en la mujer; se incrementa durante la adolescencia, se mantiene constante en la adultez. (...) (...) En la osteoporosis, el metabolismo del calcio también está alterado, de allí que el gen de VDR es considerado como uno de los factores a tener en cuenta en el desarrollo de esta enfermedad. El gen del VDR humano está localizado en el cromosoma 12, está constituido por 11 exones dispuestos en 75 Kb de ADN que da origen a un transcripto ARNm de aproximadamente 4800 nucleótidos que codifican por una proteína de 427 aa. El exón 9 es el más grande y contiene una larga región 3´ no traducida que produce un importante polimorfismo de secuencias en la región no codificante. Objetivos específicos: 1. Establecer la correlación entre el genotipo del receptor de vitamina D y la densidad mineral ósea en mujeres postmenopáusicas sanas y osteoporóticas en una muestra de población de la ciudad de Córdoba. 2. Analizar las frecuencias genotípicas del gen del receptor de vitamina D para Bsm-1 en mujeres sanas y osteoporóticas en relación a la edad y a los años después de la menopausia. 3. Determinar la relación entre marcadores óseos bioquímicos, el status de vitamina D y el genotipo Bsm-1. 4. Interpretar la utilidad del estudio del genotipo del receptor de vitamina D en el diagnóstico y pronóstico del desarrollo de la osteoporosis en la población femenina de la ciudad de Córdoba.

Efectos metabólicos, cardiocirculatorios y prenatales del estrés agudo y crónico.

Se proponen tres líneas de Proyecto: 1) Efectos del estrés crónico intermitente (180 días) sobre el metabolismo y la actividad cardiovascular. En este Proyecto se dará continuidad a la línea de trabajos relativos a los efectos del estrés agudo y crónico sobre el estrés oxidativo, el metabolismo lipídico, las lipoproteínas plasmáticas; y la aterosclerosis (Bianco, M. et al. 2008; Scoppa, H. et al, 2005 y 2006). La retención de sodio y agua demostrada en nuestro laboratorio podría explicar la hipertensión generada por el estrés (Bensi, N. et al, 1997; Bertuzzi, M. et al. 2003; Niebylski, A. et al. 2008). Es en esta búsqueda que se investigan los mecanismos endócrinos y/o nerviosos involucrados en cada caso. 2) Efectos del estrés prenatal sobre la función reproductiva de la madre gestante y sus crías. A partir de los resultados previos como alteraciones morfofuncionales de la hipofisis materna, de la migración de células GnRH de las crías y sus probables impactos funcionales y conductuales, se continuará con la evaluación placentaria de las hembras gestantes y los cambios de la función adrenal y adenohipofisiaria (Mugnaíni, MT, et al. 2006; Bozzo A. et al, 2006; Romanini MC. et al, 2007 y Soñez, C. Tesis Doctorales). 3) El estrés prenatal produce alteraciones neurológicas, conductuales y reproductivas en el hombre y animales; además afecta la producción en los animales domésticos, fundamentalmente cuando son criados en condiciones intensivas, bajo las cuales tienen mayor exposición a agentes infecciosos, produciendo grandes pérdidas económicas. En nuestro laboratorio hemos hallado que la aplicación de estrés por inmovilización en plancha (IMO) en las ratas preñadas produce en la cría estresada prenatalmente (EP) al estado adulto, hiperactividad del eje HHA, en condiciones basales y habituación cuando el animal es sometido, al mismo estrés. Algunos estudios muestran que la actividad del eje HHA podría producir alteraciones en algunos parametros inmunes de la crías adultas EP. El objetivo de este trabajo es investigar el efecto del estrés agudo, por nado forzado, en crías adultas EP por IMO, sobre la actividad del eje HHA y su relación con las células efectoras de la inmunidad. Para ello se utilizaron ratas Wistar, macho, de 90 días de edad, EP y sus controles no estresados (C). Se determinará la concentración de COR plasmática en respuesta a la aplicación de un estrés agudo distinto al aplicado in utero y su relación con la variación de los valores porcentuales de los leucocitos sanguíneos y la proliferación de linfocitos T.adrenal y adenohipofisiaria (Mugnaíni, MT,et al. 2006;

Respuesta adaptativa y degradación de compuestos de amonio cuaternarios sintéticos por Pseudomonas putida. Adaptative answer and degradation of quaternary ammonium compounds by Pseudomonas putida.

El objetivo de este trabajo es caracterizar la respuesta de P. putida frente a condiciones ambientales adversas dadas por la presencia del detergente catiónico tetradeciltrimetilamonio (TDTMA). El objetivo final que se persigue es el de utilizar este microorganismo como vehículo en procesos de biorremediación. El proyecto comprende aspectos relacionados con la degradación y con la respuesta adaptativa que le permiten a P. putida tolerar altas concentraciones del biocida. La degradación de TDTMA por P. putida involucra una actividad monooxigenasa, que produce trimetilamina (TMA) y tetradecilalcanal. Parte de la TMA producida es demetilada, por una TMAdehidrogenasa (TMADH), e utilizada por la bacteria como fuente de nitrógeno y parte es acumulada intracelularmente, inhibiendo el crecimiento bacteriano. Considerando la importancia de las oxigenasas y dehidrogenasas en la transformación química de compuestos recalcitrantes, se identificarán los genes responsables de la actividad monooxigenasa y de la TMADH, se caracterizarán las enzimas, lo que permitirá conocer, además, datos evolutivos de las mismas. Teniendo en cuenta que la acumulación intracelular TMA conduce a la degradación parcial del detergente, efecto contrarrestado por la adición de aluminio (Al), se investigarán si otros factores nutricionales participan en el control de la degradación de TDMA por P. putida. Se investigará si el regulador global NtrC, que se activa en respuesta a limitación de nitrógeno, participa en el metabolismo de TDTMA. Se prevé construir mutantes en los genes que codifican para monoxigenasa y TMADH y analizar la respuesta de estas cepas frente al estrés ocasionado por TDTMA y Al. En este proyecto se postula además que los cambios a nivel de fosfolípidos (PL) de membrana son una estrategia de P. putida para sobrevivir en presencia del TDTMA. Para concluir si fosfatidilglicerol es el principal responsable de la adaptación de P. putida frente al estrés ocasionado por TDTMA, se pretenden obtener mutantes afectadas en la biosíntesis de novo de PL, particularmente en cardiolipina sintasa. Paralelamente se estudiará si fosfolipasa D participa en la respuesta, lo que permitirá asignar un rol a esta enzima en procesos de señalización análogos a los que ocurren en organismos eucariotas. En presencia de TDTMA y Al, P. putida responde aumentando el contenido de fosfatidilcolina y posiblemente este PL actúe como un reservorio temporario del ión. Identificar en P. putida los genes que codifican para las enzimas responsables de su biosíntesis, particularmente fosfatidilcolina sintasa y/o fosfolípido N-metiltranferasa, conducirá a conocer el mecanismo por el cual fosfatidilcolina estaría involucrada en la respuesta a Al.

Fosforilación de lípidos señales disparada por ABA, NaCl y manitol en coleóptilos, raíces y células de aleurona de cebada (Hordeum vulgare). Lipid signaling phosphorylation triggered by ABA, NaCl and mannitol in coleoptile, roots and aleurone cells of barley (Hordeum vulgare).

Es bien conocido que los fosfolípidos son un conjunto de moléculas capaces de funcionar como reguladores en diversos procesos celulares. Al respecto, este proyecto tiene como objetivo dilucidar la participación de los mismos, en particular ácido fosfatídico (PA) y diacilglicerol pirofosfato (DGPP) durante el efecto antagónico de ABA en la germinación y como reguladores de la respuesta al estrés salino en la plántula. Se sabe que las plantas responden de forma rápida y adecuada a una situación de estrés modificando el patrón de fosfolípidos de sus membranas, lo cual lleva a un cambio global en las actividad de lípido quinasas, fosfatasas y a la expresión/represión de genes particulares. El desarrollo de la propuesta permitiría responder dos cuestiones básicas: conocer la relación entre fosfolípidos y ABA e indagar su participación durante la señal de estrés. La relevancia de la propuesta radica en la necesidad de ampliar el conocimiento sobre una de las causas mas importantes "estrés salino" que afecta la germinación de la semilla y luego el crecimiento y desarrollo de la plántula. En principio se evaluara a nivel morfológico, bioquímico y molecular el efecto de ABA y de fosfolípidos. Se pretende indagar sobre cambios a nivel de vacuolización en protoplastos aislados, actividad de enzimas relacionadas, pH intracelular, nivel de fosfolípidos y enzimas implicadas en su metabolismo y también efectos sobre la expresión génica. Por otro lado, se analizara los niveles de fosfolípidos y enzimas relacionadas con su metabolismo en raíces y coleoptilos de semillas que germinaron bajo condiciones de estrés. Asimismo, se identificaran los cambios morfológicos provocados por el estrés en la longitud de coleóptilos y raíces. Por ultimo como indicador de una respuesta al estrés se evaluara los cambios en los niveles de prolina. La importancia del proyecto es determinar el papel que desempeñan PA y DGPP en la germinación y durante la respuesta al estrés.

Búsqueda e identificación de polimorfismos en genes asociados con una efectividad farmacológica disminuida. Caracterización molecular, hallazgos bioquímicos y clínicos y su respectiva correlación con la respuesta farmacológica en el tratamiento de enfermedades crónicas e infecciosas.

En medicina, es frecuente encontrar diferencias en la respuesta de una misma droga en distintos individuos. Algunos factores que contribuyen con esta respuesta diferencial incluyen variables como edad, biodisponilidad y absorción gastro-intestinal de los medicamentos, interacción entre fármacos, hábitos alimentarios y factores genéticos. Dentro de los factores genéticos, encontramos polimorfismos genéticos que afectan la absorción, el metabolismo y el transporte de fármacos, como así también receptores de los mismos y/o, la interacción con otros genes. Algunos polimorfismos genéticos que contribuyen a una respuesta farmacológica disminuida han sido descriptos en patologías como, la hipercolesterolemia, artritis reumatoidea, cáncer, diabetes, hipertensión arterial, esquizofrenia, asma, hepatitis C y SIDA, entre otras. Nuestro estudio pretende: I) Identificar polimorfismos en genes que codifican para enzimas metabolizadoras de fármacos, para canales iónicos y, para receptores de fármacos (como por ejemplo polimorfismos en el receptor beta 2 adrenérgico en pacientes tratados con salbutamol que presentan bronquiolitis). II) Identificar la presencia de un polimorfismo en el gen CES 1 que codifica para la enzima carboxilesterasa 1 (en una población hospitalaria), que participa en la activación de la prodroga oseltamivir utilizada en el tratamiento de la Gripe A (H1N1). Los resultados obtenidos podrán ser de gran utilidad en el tratamiento médico, ya que permitirá optimizar el uso de fármacos, disminuir los efectos secundarios causados por los mismos, y proponer el empleo de otros fármacos.

ARN helicasas en dos procesos de desarrollo: variación antigénica y enquistamiento de giardia lamblia.

Además de su importancia médica y veterinaria al ser una de las mayores causas de enfermedad intestinal con origen en el consumo de agua, Giardia es un excelente modelo para estudiar la evolución de importantes procesos celulares, ya que es una de las células eucariotas más primitivas que se conocen. Giardia utiliza dos mecanismos de adaptación a los cambios ambientales que confronta durante su ciclo de vida, ya sea para sobrevivir dentro del intestino del huésped como es la variación de sus antígenos de superficie, o fuera del mismo como es la diferenciación a quiste o enquistamiento. El Objetivo General de nuestro proyecto de investigación es el de comprender los mecanismos de adaptación y diferenciación celular en Giardia lamblia y utilizar esos conocimientos para el desarrollo de metodologías que permitan evitar la enfermedad y/o la transmisión del parásito así como también para definir nuevas técnicas diagnósticas. Las ARN Helicasas están presentes en muchas Archaea, casi todas las Eubacterias y todos los organismos eucariotas, y son necesarias o están involucradas en muchos procesos diferentes del metabolismo del ARN. En células eucariotas se las ha asociado desde la transcripción hasta la degradación del ARN, incluyendo pre-ARNm splicing, exportación del ARNm, biogénesis del ribosoma, iniciación de la traducción y expresión génica en organelas. Resultados previos indican que el mecanismo por el cual Giardia regula la expresión de sus proteínas variables de superficie es a nivel post-transcripcional, utilizando un mecanismo similar a ARN de interferencia. La presencia de los complejos de doble hebra de ARN promueve la acción de ARN Helicasas y ARNasas III que cortan el dsRNA en fragmentos cortos de 21-23 nt. Sin dudas ésta es la primera evidencia de un mecanismo de este tipo que participa fisiológicamente en la regulación génica diferencial. Por otro lado, se ha descripto la interacción de helicasas con deacetilasas de histonas (HDAC), las cuales según estudios realizados en nuestro laboratorio estarían involucradas en la regulación epigenética de la variación antigénica y el enquistamiento. Se busca por lo tanto comprender la participación de ARN Helicasas en ambos procesos de adaptación del parásito, evaluando el grado e importancia de las mismas. En particular se focalizará en la localización subcelular, la interacción con otros componentes de la maquinaria regulatoria y determinación de los dominios involucrados, como también la relación entre sus niveles de expresión y los diferentes fenotipos asociados a estos procesos de adaptación del parásito.

ROL DE CATALASA CEREBRAL Y LA FORMACION DE ACETALDEHIDO SOBRE LAS PROPIEDADES MOTIVACIONALES DE ETANOL EN RATAS EXPUESTAS PERINATALMENTE A BAJAS DOSIS DE PLOMO

El plomo (Pb) es un neurotóxico del desarrollo con capacidad para alterar el balance redox del organismo y la actividad de enzimas antioxidantes, incluyendo catalasa (CAT). El etanol es una droga adictiva cuyos efectos motivacionales serían mediados por el acetaldehído, proceso catalizado por la enzima CAT cerebral. En base a estas consideraciones y a experimentos previos que demuestran un mayor consumo voluntario de etanol en ratas perinatalmente expuestas al Pb, se postula que esta enzima sería un sitio de acción común entre Pb (que induciría su activación a partir de la mayor producción de especies oxigenadas reactivas) y etanol (debido a la potenciación de la actividad de CAT producto de altas concentraciones de etanol en cerebro). En el presente proyecto se propone medir, en animales que han adquirido un patrón estable de consumo de etanol, la expresión cerebral de CAT por técnicas de Western blot y su actividad por técnicas espectrofotométricas en respuesta a: a) aminotriazol: AT (inhibidor de CAT; ver antecedentes), b) ácido 3-nitropropiónico: 3-NPA (activador de CAT), c) PEN, penicilamina (agente secuestrador de acetaldehído) y d) cianamida CIAN, inhibidor del metabolismo de acetaldehído). Se espera que la actividad y la abundancia de CAT estén influenciadas por la exposición a Pb y etanol y que respondan a las manipulaciones farmacológicas. Estos resultados serán complementados por mediciones de los niveles de etanol y acetaldehído en sangre. Se evaluará además la adquisición y reinstalación de las propiedades reforzantes tanto de etanol como de acetaldehído en la prueba de condicionamiento pavloviano asociado a un contexto. De observarse adquisición y/o reinstalación, se intentará bloquearla con AT o PEN, o por el contrario, restablecerla/potenciarla con 3-NPA o con CIAN. Se esperaría que el mayor consumo voluntario de etanol condicione una mayor conducta de búsqueda de la droga en el paradigma de preferencia a un sitio y que estas conductas puedan ser moduladas farmacológicamente por los agentes arriba descriptos. Estos resultados aportarán evidencias para el estudio de los mecanismos de acción de cada tóxico en particular, y para una nueva área de la Toxicología, la toxicidad de mezclas.

Aspectos bioquímicos y celulares de la reproducción de los vectores de la enfermedad de Chagas: regulación e importancia fisiológica. Biochemical and cellular aspects of the reproduction of Chagas’ disease vectors: regulation and physiologycal impact

En la hipótesis de trabajo del presente proyecto se considera la importancia del metabolismo de lípidos y proteínas en los insectos hematófagos, en particular en los vectores de la enfermedad de Chagas, para afrontar exitosamente la demanda energética de la reproducción. Las hembras de estas especies pueden ingerir una comida de sangre abundante en lípidos y proteínas, los que son modificados en el intestino para su utilización y posterior almacenamiento en estructuras organizadas en el tejido ovárico, sustentando así el rápido crecimiento de los ovocitos. Estos aspectos resultan críticos para el ciclo de vida del insecto y para el mantenimiento de la cadena epidemiológica de la enfermedad. En estas especies, recientemente hemos caracterizado a nivel bioquímico y celular la interacción entre lipoproteínas y tejidos [Fruttero y col., Insect Biochem. Mol. Biol. 39: 322-331 (2009); Fruttero y col. Biocel 33 (3): 260 (2009)] y las fases del ciclo reproductivo [Aguirre y col., J. Insect Physiol. 54: 393-402 (2008)]. No obstante, los factores que participan en su regulación son aún escasamente conocidos. En este contexto, el estudio propone emplear dos especies de triatominos con el objeto de: (1) caracterizar los factores involucrados en la formación y regulación de reservas nutricionales en los ovocitos; (2) analizar los eventos que participan en la regresión del tejido ovárico: atresia folicular y mecanismos de muerte celular. (3) evaluar el impacto de productos naturales (ureasas vegetales y péptidos derivados) en el desarrollo del tejido ovárico. Para la ejecución de los objetivos se llevarán a cabo ensayos in vivo e in vitro con trazadores fluorescentes, fraccionamiento subcelular, estudios de expresión de proteínas (mRNA y proteína), estudios histo-morfológicos, ultraestructurales e inmunocitoquímicos, microscopía láser confocalizada, ensayos de actividad enzimática, ELISA, western-blot, electroforesis bidimensional, espectrometria de masas en tándem, etc. También se evaluarán los mecanismos de muerte celular (apoptosis/autofagia) mediante microscopía electrónica, detección de apoptosis in situ (TUNEL), inmunofluorescencia, etc. Los resultados obtenidos permitirán un mejor conocimiento sobre la fisiología y bioquímica de estos vectores, los que resultan indispensables en el diseño de nuevas estrategias para su control. Debido a la carencia de un tratamiento específico para la enfermedad y a la falta de métodos preventivos (vacuna), el control del vector es una de las vías más importantes para reducir la incidencia de la enfermedad. Actualmente, la situación socio-económica que sufren amplios núcleos de nuestra población propicia condiciones de vida que facilitan la reproducción de los vectores y la transmisión vectorial del parásito. El estudio permitirá además explorar aspectos bioquímicos y celulares básicos, generando conocimientos que podrían ser extensivos a otros insectos de importancia económica en la ganadería y/o agricultura. The aim of this project is to analyze the biochemical and cellular events involved in the lipid and protein metabolism in Chagas' disease vectors, and to evaluate their impact on the physiology of reproduction, particularly in the formation of nutritional resources in developing oocytes. At present, little is known about these critical aspects for the life cycle of the insect and for the epidemiology of the disease. The experimental approaches, which will be carried out using two species of triatomines, were designed: (1) to characterize factors involved in the formation and regulation of nutritional resources in developing oocytes; (2) to analyze the biochemical and cellular events that play a role during the regression of ovarian tissue, including the processes of oocyte resorption and programmed cell death. (3) to evaluate the impact of natural products (ureases from jackbean and related peptides) in the development of ovarian tissue. Methods and techniques involved in the project are: in vivo and in vitro assays with fluorescent tracers, ELISA, chemical assays, enzyme activities, western-blot; protein expression (mRNA), histological techniques, immunohistochemical and ultrastructural studies. Cell death will be analyzed by detection of apoptosis in situ (TUNEL), immunofluorescence (for autophagy), among others. The results obtained from the study will offer the opportunity to explore important aspects in the biology and physiology of Chagas' disease vectors that could be of potential utility in designing alternative strategies for the control of the insect.