Manipulación acustica del orden y dinámica molecular en estructuras mesomorficas de organización lamelar. Acoustic manipulation of molecular order and dynamics in mesomorphic structures of lamellar organization.

El control de propiedades hidrodinámicas capaces de influir en la mecánica de ruptura y poración de sistemas lamelares o membranas es de fundamental interés para diferentes aplicaciones biotecnológicas. Resulta de particular interés la conexión entre los procesos microscópicos relacionados al tipo de moléculas o unidades básicas, el orden determinado en el auto-ensamblado de las mismas y la dinámica local del sistema, con las propiedades físicas que determinan el comportamiento macroscópico bajo estimulación acústica. Resultados logrados recientemente sugieren la existencia de resonancias hidrodinámicas que podrian ser utilizadas para lograr la inestabilidad del sistema a baja potencia acústica. Se realizaran estudios experimentales utilizando principalmente técnicas que combinan resonancia magnética nuclear (RMN) y la sonicación de la muestra. También se realizarán estudios teóricos y simulaciones numéricas que permitan modelar los sistemas bajo estudio. Se propone dar continuidad al desarrollo de una técnica de relaxometría magnética nuclear en la cual se estimula acústicamente a la muestra durante el proceso de relajación magnética nuclear, y continuar la implementación de técnicas de RMN con resolución espacial que permitan complementar los estudios mencionados. Se espera comprender los mecanismos físicos que determinan la estabilidad de fases lamelares, logrando un modelo verificable y consistente que permita relacionar las propiedades mecánicas e hidrodinámicas con las propiedades de orden y dinámica molecular. Asimismo, se espera lograr avances en el desarrollo de las técnicas experimentales involucradas. La importancia del proyecto radica en el enfoque del problema. A diferencia de casi la totalidad de los estudios reportados, nuestro interés se enfoca en mecanismos de interacción entre la membrana y el campo acústico que sean eficientes a baja potencia acústica, en un régimen donde los gradientes térmicos y la cavitación sean despreciables.

Senescencia de celulas T humanas inducida por tumores: un nuevo mecanismo de evasión de la respuesta inmune. Senescence of human T cells iduced by tumors. A new mechanism of evasion of immune response.

La respuesta antitumoral en individuos con cáncer depende, en gran medida, de células del sistema inmune capaces de reconocer y eliminar las células tumorales. Sin embargo, los tumores tienen la capacidad de evadir la respuesta inmune a través de diversos mecanismos como por ejemplo inducir la muerte de células claves del sistema inmune [1-3]. Previamente nosotros demostramos mediante un modelo in vitro que dependiendo de las condiciones de interacción entre tumor y linfocitos (tiempo y relación numérica), los tumores pueden inducir apoptosis o senescencia de linfocitos T provenientes de donantes sanos. Nuestros resultados son los primeros en demostrar que células tumorales de diversos orígenes pueden inducir senescencia de células T a través de factor/s solubles. También demostramos que a diferencia con los que ocurre in vivo, tanto las células CD4 como las CD8 son susceptibles a adquirir fenotipo de senescencia. Estudiando las implicancias que puede tener la senescencia sobre la funcionalidad de la célula T, observamos que las células T CD4+ y CD8+ senescentes pueden suprimir una respuesta linfoproliferativa. Si bien las células CD8+CD28- han sido identificadas in vivo, nosotros demostramos que células CD4+ CD28- tiene capacidad supresora [4]. En base a estos resultados, nuestra hipótesis es que las células T senescentes inducida por tumores pueden regular nuestro sistema de defensa actuando sobre la respuesta inmune adaptativa y posiblemente sobre la innata y, por consiguiente, postulamos que la senescencia de células T puede ser considerada como otro de los mecanismos de evasión de la respuesta inmunePlanteamos así los siguientes objetivos específicos: -Evaluar como las células T senescentes inducidas por tumores pueden regular la respuesta inmune.-Evaluar la participación de mediadores solubles capaces de regular la senescencia de células T inducida por tumores. En la actualidad existen estrategias inmuno-terapéuticas que avizoran resultados promisorios. Sin embargo, el control de células T inmunosupresoras permanece como unos de los grandes desafíos. Nuestro proyecto proveerá conocimientos sobre un fenómeno muy poco estudiado y por consiguiente muy poco valorado a la hora de diseñar estrategias terapéuticas para la cura del cáncer.

Dinámica Cuántica de Sistemas Complejos: Fundamentos y Aplicaciones. Quantum Dynamics in Complex Systems: Fundamentals and Aplications.

El procedimiento de revertir la dinámica colectiva (diablillo de Loschmidt apresurado) mediante un pulso de radio frecuencia, permite generar un Eco de Loschmidt, es decir la refocalización de una excitación localizada. Alternativamente, en acústica es posible implementar un Espejo de Reversión Temporal, que consiste en la progresiva inyección de una débil excitación ultrasónica en la periferia de un sistema, para construir una excitación que se propaga "hacia atrás". Así, podemos afirmar que es posible revertir y controlar la dinámica. Sin embargo, aún no se posee una comprensión detallada de los mecanismos que gobiernan estos procedimientos. Este proyecto busca responder las preguntas que posibilitan esta comprensión.

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.

Dinámica poblacional de Streptococcus mutans en niños de edad escolar de la provincia de Córdoba. Population dynamics of Streptococcus mutans in school age children in the province of Córdoba

La caries dental es una enfermedad infecciosa, crónica y trasmisible, que se caracteriza por la desmineralización de los tejidos duros del diente, producida por la acción de los ácidos resultantes de la actividad metabólica del biofilm desarrollado sobre los dientes. Si bien, la etiología de la caries sería polimicrobiana, los estreptococos del grupo mutans son señalados como los principales protagonistas en el inicio de la lesión cariosa. En la pared celular se destacan proteínas que participan en procesos de adhesión, agregación y co-agregación, además de polisacáridos que muestran distintas especificidades antigénicas, lo que permite distinguir cuatro serotipos: c, e, f y k. Es escasa la información de las características antigénicas de las cepas circulantes de estreptococos del grupo mutans y se desconoce la relación de las mismas con la actividad de caries. En este estudio nuestros objetivos son identificar y caracterizar fenotípica y genotípicamente las cepas de estreptococos del grupo mutans circulantes en la provincia de Córdoba. La población de estudio estará constituida por escolares, urbano–marginales de la capital y del interior de la provincia. Se determinarán los serotipos de las mismas a través de de amplificaciones por PCR de tipo multiplex y luego se secuenciarán 8 genes a través de la técnica de tipado multilocus, con el fin de realizar estudios de sistemática molecular, y de estimar la estructura genética de S. mutans. Una vez que se hayan caracterizado los patrones de diversidad y distribución geográfica de S. mutans del centro de Argentina, se intentará dilucidar cómo se relacionan la diversidad genética con la experiencia de caries de los niños del estudio. Se analizarán de forma conjunta nuestros resultados con los publicados por otros autores. De esta forma se logrará una mejor comprensión de los factores históricos y ecológicos que han moldeado su distribución y aportar conocimientos a la sistemática del grupo “mutans” en relación a otras bacterias del género Streptococcus. Dental caries is an infectious, chronic and transmissible disease, characterized by demineralization of the hard tissues of the teeth, produced by the action of acids resulting from the metabolic activity of biofilm developed on the teeth. Although the etiology of caries would be polymicrobial, the streptococci of the mutans group are identified as the major responsible in the initiation of the carious lesion. In the cell wall there are proteins involved in adhesion, aggregation and co-aggregation processes, as well as polysaccharides that present different antigenic specificities, which allow the distinction of four serotypes c, e, f and k. There is little information about the antigenic characteristics of the Streptococcus mutans strains and the relationship of those characteristics with the caries activity is unknown. In the present study our goals are to identify and characterize the phenotypic and genotypic strains of streptococci of the mutans group circulating in the province of Cordoba. The study population will consist of urban and rural scholar children from Cordoba city and from the interior of the province. In order to study the molecular systematic, and the genetic structure of S. mutans, different serotypes will be determined by multiplex PCR amplifications and eight genes will be sequenced by using the multilocus typing technique. Once the diversity and the geographical distribution patterns of S. mutans from the center of Argentina is characterized, we will attempt to clarify how the genetic diversity is related with the caries experience in the children of the study. Our results will be analyzed together with those published by other authors. This will achieve a better understanding of the historical and ecological factors that shaped the bacteria’s distribution and will contribute to the knowledge of the systematic of the mutans group in relation to other bacteria of the genus Streptococcus.

Dinámica y cinética de los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs) de relevancia atmosférica. Dynamics and kinetics of the physical and chemical processes of OH radicals with atmospheric relevant volatile organic compounds (VOCs)

El objetivo del presente proyecto es estudiar los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs), con los cuales sea factible la formación de agregados de van der Waals (vdW) responsables de la curvatura en los gráficos de Arrhenius, empleando técnicas modernas, complementarias entre si y novedosas en el país. El problema será abordado desde tres perspectivas complementarias: 1) estudios cinéticos, 2) estudios mecanísticos y de distribución de productos y 3) estudios de la dinámica de los procesos físicos y químicos. La finalidad es alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que intervienen en el comportamiento químico de especies presentes en la atmósfera y obtener datos cinéticos de alta calidad que puedan alimentar modelos computacionales capaces de describir la composición de la atmósfera, presente y futura. Los objetivos son estudiar: 1) mediante fotólisis láser pulsada con detección por fluorescencia inducida por láser (PLP-LIF), en reactores de flujo, la cinética de reacción del radical OH(v”=0) con COVs que presentan gráficos de Arrhenius curvos con energías de activación negativas, tales como alcoholes insaturados, alquenos halogenados, éteres halogenados, ésteres alifáticos; 2) en una cámara de simulación de condiciones atmosféricas de gran volumen (4500 L), la identidad y el rendimiento de productos de las reacciones mencionadas, a fines de evaluar su impacto atmosférico y dilucidar los mecanismos de reacción; 3) mediante haces moleculares y espectroscopía láser, la estructura y reactividad de complejos de vdW entre alcoholes insaturados o aromáticos (cresoles) y el radical OH, como modelo de los aductos propuestos como responsables de la desviación al comportamiento de Arrhenius de las reacciones mencionadas; 4) mediante PLP-LIF y expansiones supersónicas, las constantes específicas estado a estado (ksts) de relajación/reacción del radical OH(v”=1-4) vibracionalmente excitado con los COVs mencionados. Los resultados experimentales obtenidos serán contrastados con cálculos ab-initio de estructura electrónica, los cuales apoyarán las interpretaciones, permitirán proponer estructuras de estados de transición y aductos colisionales, como así también calcular las frecuencias de vibración de los complejos de vdW para su posterior asignación en los espectros LIF y REMPI. Asimismo, los mecanismos de reacción propuestos y los parámetros cinéticos medidos experimentalmente serán comparados con aquellos obtenidos por cálculos teóricos. The aim of this project is to study the physical and chemical processes of OH radicals with volatile organic compounds (VOCs) with which the formation of van der Waals (vdW) clusters, responsible for the observed curvature in the Arrhenius plots, might be feasible. The problem will be addressed as follow : 1) kinetic studies; 2) products distribution and mechanistic studies and 3) dynamical studies of the physical and chemical processes. The purpose is to obtain a better understanding of the mechanisms that govern the chemical behavior of species present in the atmosphere and to obtain high quality kinetic data to be used as input to computational models. We will study: 1) the reaction kinetics of OH (v”=0) radicals with VOCs such as unsaturated alcohols, halogenated alkenes, halogenated ethers, aliphatic esters, which show curved Arrhenius plots and negative activation energies, by PLP-LIF, in flow systems; 2) in a large volume (4500 L) atmospheric simulation chamber, reaction products yields in order to evaluate their atmospheric impact and reaction mechanisms; 3) using molecular beams and laser spectroscopy, the structure and reactivity of the vdW complexes formed between the unsaturated or aromatic alcohols and the OH radicals as a model of the adducts proposed as responsible for the non-Arrhenius behavior; 4) the specific state-to-state relaxation/reaction rate constants (ksts) of the vibrationally excited OH (v”=1-4) radical with the VOCs by PLP-LIF and supersonic expansions. Ab-initio calculations will be carried out to support the interpretation of the experimental results, to obtain the transition state and collisional adducts structures, as well as to calculate the vibrational frequencies of the vdW complexes to assign to the LIF and REMPI spectra. Also, the proposed reaction mechanisms and the experimentally measured kinetic parameters will be compared with those obtained from theoretical calculations.