Regulación supramolecular de la dinámica de biomembranas por Esfingolípidos y Fosfolípidos

Los cambios que ocurren durante el funcionamiento (normal o patológico) de biomembranas resultan de alteraciones de interacciones moleculares dinámicas. Éstas involucran a fenómenos supramoleculares críticos (cambios de fase, electrostáticos y topológicos) que regulan la organización, estabilidad, expresión y metabolismo de lípidos y proteínas de membrana. Para conocer los factores físico-químicos que controlan el comportamiento de biomembranas se deben utilizar técnicas que permitan un control preciso de la organización molecular. (...) Objetivos generales y específicos: El propósito a largo plazo de las investigaciones es establecer las bases moleculares y supramoleculares por las cuales interacciones entre esfingolípidos, fosfolípidos y sus derivados regulan la organización, reconocimiento y reactividad de biomembranas. Al presente se estudia: I) Control supramolecular de la catálisis enzimática interfacial por enzimas fosfohidrolíticas que median la transducción de señales a nivel de membrana. II) Modulación de la estabilidad de biomembranas por cambios críticos de composición de la interfase, interacciones y transiciones topológicas. III) Caracterización y transferencia a soportes sólidos y líquidos de capas monomoleculares de organización intermolecular controlada, formadas con membranas neuronales y gliales.

Propiedades estructurales y dinámicas de organizaciones supramoleculares de interés biológico: Estudios por Resonancia Magnética

En este proyecto se estudian propiedades estructurales y dinámicas de fluídos complejos, en particular de organizaciones como micelas, vesículas, fases hexagonales, etc. Se pretende profundizar en el conocimiento de diversos aspectos de las membranas biológicas y de proteínas que contienen metales de transición usando sistemas modelo simple. Nuestra aproximación experimental al problema involucra esencialmente el uso de la Resonancia Magnética Nuclear de fosfóro-31, hidrógeno, deuterio y carbono-13 y de Resonancia Paramegnética Electrónica usando marcadores de espín. Se realizan también estudios complementarios de áreas moleculares y presiones de colapso en capas monomoleculares y análisis térmico diferencial. (...) Objetivos generales y específicos: El objetivo del proyecto es contribuir a un mejor entendimiento de las complejas membranas biológicas y del funcionamiento de proteínas que contienen metales de transición estudiando propiedades estructurales y dinámicas y transiciones de fase en organizaciones moleculares más simples. Se estudiará la existencia de transiciones de fase liotrópicas y termotrópicas y el efecto de perturbantes sobre la dinámica molecular en los sistemas seleccionados. En el sistema Zn(d,l-histidina)2.5H2O hemos iniciado varias mediciones de RMN de 1H y 2H en función de temperatura que revelan movimientos cuyas energías de activación hemos calculado. Sin embargo, no hemos logrado hasta el momento determinar unívocamente el tipo de movimiento y los átomos involucrados. Es para esto que pretendemos realizar estudios de RMN en otros núcleos tales como 13C, 14N y 15N e iniciar mediciones más finas de tiempos de relajación spin-spin T2 y spin-red T1 en 1H y 2H y en los núcleos mencionados en función de temperatura. Asimismo, se continuará la caracterización de bicapas y otras fases formadas por fosfolípidos de origen natural a los cuales se agregan gangliósidos y/o colesterol. Se aprovecha que el 31P (de abundancia natural 100%) tiene spin nuclear ½ y que la forma de línea de resonancia, una vez cancelada la interacción dipolar magnética con los hidrógenos, provee a través del corrimiento químico del 31P información del entorno del mismo y así de la organización molecular. Complementariamente, los resultados de RPE nos permitirán conocer la dinámica de la zona hidrofóbica de los agregados y diferenciar micelas de vesículas pequeñas. Esta información no es accesible a partir de mediciones de 31P-RMN.

Análisis no convencional por fluorescencia de Rayos X (Estudio de superficies y análisis con resolución espacial)

[El presente proyecto] aborda el tema de espectroscopía por fluorescencia de Rayos X (FRX) no convencional, en particular el estudio de superficies por reflexión total y el análisis con resolución espacial (mapping) mediante capilares para Rayos X. Objetivos generales y específicos Este proyecto consta de objetivos teóricos y experimentales. Se planea construir y caracterizar sistemas de condensación de haces de fotones por medio de capilares de Rayos X. (...) Se concluirá con el desarrollo e implementación del sistema para análisis superficial por perfiles de profundidad. Este sistema, cuyo estado de avance se encuentra ya muy adelantado, comenzará a utilizarse para realizar estudios de capas superficiales, perfiles superficiales de densidad y concentración, etc. El citado dispositivo es un sistema mixto mecánico-elástico que permite efectuar variaciones angulares con precisión de centésimas de milirradián. Con el objeto de llevar a cabo estudios de perfiles de profundidad cuantitativos se desarrollarán métodos y algoritmos para análisis de datos basados en las estructuras teóricas del análisis por EXAFS (Extended X Ray Analysis Fine Structure). Este enfoque surge de la similitud entre los espectros obtenidos en una experiencia de EXAFS y los correspondientes a una medición de "Depth Profiling" y tiene su fundamentación sobre la base de las ecuaciones elementales para intensidad fluorescente en condiciones de onda estacionaria. Ya que las técnicas por FRX no convencionales están invariablemente asociadas a fuentes de irradiación no convencionales, otro de los objetivos importantes de este proyecto es llevar a cabo experiencias en laboratorios sincrotrón. (...)

Manejo ganadero y restauración de ambientes montanos en relación a la biodiversidad, el suelo y la producción de agua. Livestock management and ecological restoration of mountain environments in relation to biodiversity, soil and water production.

Las áreas montanas brindan numerosos bienes y servicios a la humanidad cómo la provisión de agua. Asimismo, albergan una biota muy diversa y existe en ellas una actividad económica de considerable importancia centrada en la ganadería. En algunos casos las actividades asociadas a la ganadería pueden modificar los ecosistemas montanos y los bienes y servicios que brindan de forma drástica. Esto se debe a los cambios en la vegetación, y la pérdida y compactación de los suelos, que tiene repercusiones en la cantidad de agua captada, evapotranspirada y almacenada. También tiene repercusiones sobre la biodiversidad, tanto positivas como negativas. Aquí nos propusimos investigar cómo los cambios en la cobertura vegetal producidos por cuatro siglos de uso ganadero en el piso superior de las Sierras de Córdoba (Centro Argentino) han afectado a atributos del ecosistema como la diversidad vegetal, la integridad de los suelos y la capacidad de proveer agua a la población humana. A su vez, nos propusimos estudiar en detalle cómo las distintas opciones actuales de manejo pueden afectar a la cobertura vegetal y por ende a los atributos del ecosistema. De este modo, esperamos: (1) poder desarrollar un modelo espacialmente explícito que permita predecir la evolución del ecosistema ante distintos escenarios de manejo. (2) Más a largo plazo determinar los costos y los beneficios de los distintos manejos, en términos de la conservación de la biodiversidad, los suelos y la provisión de agua. El área de estudio cuenta un Sistema de Información Geográfica muy completo que incluye numerosas capas de información (vegetación, topografía, casas y caminos y otras). Además, existe en el área un Parque Nacional, con potreros bajo distintos manejos ganaderos (exclusión, cargas ganaderas moderadas continuas y estacionales), y una zona con herbivoría nativa de guanacos, que fueron reintroducidos recientemente en el Parque. Fuera del Parque, hay establecimientos con ganadería tradicional, con cargas ganaderas altas; así como un área donde se ha realizado una restauración modelo mediante reforestación y revegetación de zonas erosionadas. Estos escenarios representan una oportunidad muy especial para realizar estudios comparativos de la evolución de la fisonomía, composición florística, diversidad vegetal, integridad del suelo (erosión, tasa de infiltración, contenido de agua a lo largo del año) y el caudal de los arroyos en la estación seca. En este proyecto proponemos seguir con mediciones de la evolución de la vegetación bajo los distintos escenarios y seguir averiguando métodos de restauración de la vegetación. Además, proponemos empezar a realizar mediciones relacionadas al valor de los distintos tipos de cobertura vegetal, resultado de cuatro siglos de historia de disturbio, sobre la diversidad y los recursos hídricos. Por otro lado, realizaremos mediciones ecofisiológicas en las especies dominantes, para comprender sus efectos sobre el ciclo del agua.

EVALUACIÓN DE FITOREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON PLOMO POR ACTIVIDAD INDUSTRIAL UTILIZANDO RYE GRASS EN DIVERSOS MEDIOS DE CULTIVO.

El desarrollo de actividades industriales, contribuye cada vez más a la generación de residuos con elementos potencialmente tóxicos que en concentraciones altas (fijadas por ley nacional 24051) pueden tener efectos nocivos a la salud de la población y afectaciones al equilibrio ecológico y el ambiente. Hoy existen estudios tendientes a resolver la contaminación originada por metales pesados en suelos, mediante estrategias basadas en el uso de plantas que tienen la propiedad de acumular metales pesados; proceso denominado “fitoremediación” que consiste en la remoción, transferencia, estabilización y/o degradación y neutralización de compuestos orgánicos, inorgánicos y radioactivos que resultan tóxicos en suelos y agua. Esta novedosa tecnología tiene como objetivo degradar y/o asimilar, los metales pesados, presentes en el suelo, lo cual tiene muchas ventajas con respecto a los métodos convencionales de tratamientos de lugares contaminados; en 1º lugar es una tecnología económica, de bajo costo, en 2º lugar posee un impacto regenerativo en lugares en donde se aplica y en 3º lugar su capacidad extractiva se mantiene debido al crecimiento vegetal (Harvey et al., 2002). La fitoremediación no es un remedio para todos los suelos contaminados y antes que esta tecnología pueda volverse técnicamente eficiente y económicamente viable, hay algunas limitaciones que necesitan ser superadas como por ejemplo la falta de pruebas a escala industrial (Freitas et al., 2004). Para la realización del trabajo se utilizarán las instalaciones de la empresa FACSA S.A ubicada en Avda. De las Quintas y De los Hornos de barrio villa Esquiú de Córdoba, empresa operadora de residuos de plomo autorizada por la Secretaría de Ambiente de la Provincia de Córdoba. Se utilizarán dos hectáreas de terreno de la empresa en la que se acumulará un máximo 1 metro cúbico por cada metro cuadrado de superficie. Previamente al deposito de suelo contaminado, el terreno será impermeabilizado con suelo cemento y cal para evitar lixiviaciones de plomo y luego se cercará para evitar ingreso de personal no autorizado. En las hectáreas preparadas se aplicarán capas sucesivas de suelo contaminado con suelo natural en la mitad del terreno y en la otra mitad capaz sucesivas de suelo contaminado y suelo fertilizado con lombricompuesto, ambos sectores serán sembrados con pasto Rye Grass. Durante el proceso se medirá la concentración de Pb por FRX cada tres meses, en tres profundidades para cada preparados de campo. Las muestras serán compuestas y se corresponderán a un mínimo de 5 puntos para cada profundidad. Lo mismo se realizará para medir la concentración de Pb en el pasto. Las cosechas o cortes de pasto serán trimestrales y el pasto cortado se recogerá, secará e incinerará en el propio horno de FACSA S.A. Se evaluarán las siguientes variables. Salinidad: Se realizará antes y al final del año, tomando muestras compuestas de 100g de suelo c/u a las cuales se le agregarán 100 ml de agua destilada, se deja reposar y luego se toma la lectura con la ayuda de un conductímetro calibrado. Acumulación de Pb en tejido vegetal: Se considerará como variable principal la acumulación de Pb en tejido vegetal, ya que integra tanto el grado de absorción del metal por las plantas, así como el efecto negativo que las concentraciones excesivas del metal sobre la producción de materia seca. Para el estudio de esta variable, se captarán y prepararán muestras trimestrales. Secado y protocolo para el análisis de Pb por FRX. Pb en Suelo:Esta variable se examinará trimestralmente, mediante mezcla compuesta de cada sector tomada como mínimo en cinco puntos. Se tomarán muestras a tres profundidades distintas. Ph en Suelo:Se tomarán partes de las muestras para análsis de ph. El experimento culminará a los dos años con análisis de las 9 tandas de mediciones (La 1º corresponde a la determinación de la línea de base). Se realizará la prospección para determinar el momento de perfecta recuperación del suelo.