Structure and dynamics of the membrane attaching nitric oxide transporter nitrophorin 7

Nitrophorins represent a unique class of heme proteins that are able to perform the delicate transportation and release of the free-radical gaseous messenger nitric oxide (NO) in a pH-triggered manner. Besides its ability to bind to phospholipid membranes, the N-terminus contains an additional Leu-Pro-Gly stretch, which is a unique sequence trait, and the heme cavity is significantly altered with respect to other nitrophorins. These distinctive features encouraged us to solve the X-ray crystallographic structures of NP7 at low and high pH and bound with different heme ligands (nitric oxide, histamine, imidazole). The overall fold of the lipocalin motif is well preserved in the different X-ray structures and resembles the fold of other nitrophorins. However, a chain-like arrangement in the crystal lattice due to a number of head-to-tail electrostatic stabilizing interactions is found in NP7. Furthermore, the X-ray structures also reveal ligand-dependent changes in the orientation of the heme, as well as in specific interactions between the A-B and G-H loops, which are considered to be relevant for the biological function of nitrophorins. Fast and ultrafast laser triggered ligand rebinding experiments demonstrate the pH-dependent ligand migration within the cavities and the exit route. Finally, the topological distribution of pockets located around the heme as well as from inner cavities present at the rear of the protein provides a distinctive feature in NP7, so that while a loop gated exit mechanism to the solvent has been proposed for most nitrophorins, a more complex mechanism that involves several interconnected gas hosting cavities is proposed for NP7.

Composition of Greenhouse Gas Emissions in Spain: an Input-Output Analysis

Extending the traditional input-output model to account for the environmental impacts of production processes reveals the channels by which environmental burdens are transmitted throughout the economy. In particular, the environmental input-output approach is a useful technique for quantifying the changes in the levels of greenhouse emissions caused by changes in the final demand for production activities. The inputoutput model can also be used to determine the changes in the relative composition of greenhouse gas emissions due to exogenous inflows. In this paper we describe a method for evaluating how the exogenous changes in sectorial demand, such as changes in private consumption, public consumption, investment and exports, affect the relative contribution of the six major greenhouse gases regulated by the Kyoto Protocol to total greenhouse emissions. The empirical application is for Spain, and the economic and environmental data are for the year 2000. Our results show that there are significant differences in the effects of different sectors on the composition of greenhouse emissions. Therefore, the final impact on the relative contribution of pollutants will basically depend on the activity that receives the exogenous shock in final demand, because there are considerable differences in the way, and the extent to which, individual activities affect the relative composition of greenhouse gas emissions. Keywords: Greenhouse emissions, composition of emissions, sectorial demand, exogenous shock.

Trade of permits for greenhouse gas emissions; bilateral trade need not be the answer

The Kyoto Protocol sets national quotas on CO2 emissions and allows international trade of these quotas. We argue that this trade is characterized by asymmetric, identity-dependent externalities, and show that bilateral trade may not be sufficient for an efficient allocation of emissions. We derive conditions under which bilateral trade does improve the allocation of permits. The conditions are strong. In this sense, we argue that, for emissions permits, market design matters.

Estudi de la reductibilitat de catalitzadors basats en cobalt i el seu comportament en la reacció de desplaçament de gas d'aigua de CO

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la universitat d'Udine, Itàlia, entre setembre i desembre del 2006.S'han caracteritzat mitjançant la reducció a temperatura programada i tests catalítics catalitzadors en pols basats en cobalt i supostats en òxid de zinc i monòlits ceràmics funcionaliltzats també amb cobalt i òxid de zinc. L'addició de promotors (manganès, crom i ferro ) als catalitzadors en pols, preparats per impregnació i precipitació, no afecta significativament ni la temperatura a la qual té lloc la reducció ni al percentatge global de reducció. En els cicles de reducció-oxidació sí que s'observen diferències entre el primer perfil de reducció i els següents, especialment en el cas de la mostra que té ferro com a promotor, on les diferències s'accentuen en cicles successius (fins al quart). S'ha evaluat l'activitat d'aquests catalitzadors en la reacció de desplaçament de gas d'aigua, obtenint uns resultats satisfactoris. Finalment s'han realitzat reduccions a temperatura programada i tests catalítics en la reacció de desplaçament de gas d'aigua amb monòlits funcionalitzats amb cobalt i òxid de zinc (en cap d'ells s'ha introduït promotors). El nivell de conversió assolit és menor que en el cas de catalitzadors en pols, fet que s'associa a la geometria d'aquests sistemes catalítics, però la relació CH4/CO2 és més favorable que en els catalitzadors en pols, el que els converteix en sistemes molt selectius.

Análisis del ciclo de vida de sistemas de tratamiento de aguas residuales: influencia de los materiales utilizados

En este proyecto se tiene como objetivo comparar una EDAR específica con otras tres, desde el punto de vista ambiental, y establecer diferentes alternativas. En particular, se ha evaluado la mejor alternativa en la obtención de energía eléctrica para la propia utilización de la planta de tratamiento de aguas residuales, a partir del biogás generado en el digestor en la línea de lodos. En este tipo de instalaciones, entre las alternativas tanto en su uso actual como en fase de desarrollo, el motor de cogeneración de electricidad y el calor es el más utilizado para obtener simultáneamente la electricidad necesaria para las instalaciones y el calor necesario para mantener el digestor de lodos a la temperatura de trabajo (36ºC aproximadamente). Las otras alternativas evaluadas en este estudio son las pilas de biogás de membrana electrolítica polimérica (en inglés Polymeric Electrolyte Membrane, PEM) y las pilas de óxidos sólidos (en inglés Solid Oxide Fuel Cells, SOFC) con una turbina de gas (sistema híbrido SOFC-GT). Por otro lado, se estudian las características de los materiales que componen los dispositivos MEC (microbial electrolysis cell) y las pilas PEM y SOFC, así como las ventajas e inconvenientes de usar estas nuevas tecnologías en el tratamiento de aguas residuales, así como la evaluación del impacto ambiental de la EDAR objeto de estudio, que se ha llevado a cabo utilizando el análisis de ciclo de vida (ACV). El ACV es una herramienta que permite comparar diferentes procesos o productos que tengan la misma función, y así evaluar la alternativa que conlleve una mejora en el medio ambiental. La metodología de ACV pretende evaluar en detalle el ciclo de vida completo de un producto o proceso. Un ACV se suele definir de tipo "cradle to grave" o "desde la cuna hasta la tumba" o bien de tipo "gate to gate", o "de puerta a puerta". En el primer caso el estudio analiza el ciclo de vida completo del sistema, dese el origen hasta el final, mientras que en el segundo caso el ACV no tiene en cuenta su disposición final (vertedero, reciclaje, etc.). Un estudio de ACV del primer tipo conlleva hacer un estudio muy detallado, que en la práctica puede resultar muy largo y laborioso por la dificultad de encontrar todos los datos necesarios. Por ello, muchos estudios de ACV que se encuentran en la literatura suelen ser del tipo "gate to gate". Además, hay que esablecer las fronteras del sistema a estudiar, ya que hay procesos que tienen muy poca contribución a las categorías de impacto ambiental. En una EDAR los principales procesos considerados en el ACV llevado a cabo son el consumo de productos químicos, de electricidad, la producción de lodos y su utilización como composta, el biogás y su utilización para producir electricidad, los residuos sólidos y las distintas emisiones al medio producidas por el propio funcionamiento de la EDAR. Las operaciones relacionadas indirectamente como el transporte de los lodos, de productos químicos, de los residuos sólidos y la infraestructura con una vida media de 30 años no influyen significativamente en los resultados, por ejemplo el transporte de los lodos con un camión a 30km contribuyen en menos de 1% en todas las categorías de impacto. De acuerdo con las normativas ISO series 14040 que regulan las pautas de un ACV, se establece una unidad funcional apropiada, o sea habitante equivalente, ya que es la más apropiada por tener en cuenta la carga contaminante en el agua a tratar, parámetro imprescindible para comparar EDARs. Redefiniendo las fronteras, se realiza un ACV del depósito del biogás sin tener en cuenta el resto de la instalación y se toma como unidad funcional m3 de biogás, en el caso concreto de obtener biogás mediante un dispositivo MEC, que maximiza la cantidad de hidrógeno en detrimento de la cantidad de metano contenido en el biogás, observándose que la contribución de un biogás con un alto contenido en hidrógeno y, por tanto bajo en metano, produce una mejora ambiental. Las categorías de impacto ambiental que tienen contribución son el calentamiento global y la oxidación fotoquímica; el dispositivo MEC hace quela contribución a estas categorías de impacto sea de un orden de magnitud inferior con respecto al biogás generado en un digestor. Además, si se produce la combustión del biogás, la única categoría de impacto que tiene contribución es la de calentamiento global; para una dispositivo MEC la contribución sigue siendo un orden de magnitud inferior con respecto al biogás de un digestor de lodos.

Disseny i optimització de membranes compòsit amb xarxes metal•loorgàniques per a nanofiltració i separacions de gasos

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Katholieke Universiteit Leuven, Belgium, entre 2007 i 2009. Aquest projecte descriu la síntesi i aplicació de nous tipus de membranes compòsit basades en xarxes metal•loorgàniques (MOFs). Aquestes es van seleccionar tenint en compte les seves propietats estructurals per tal de discriminar les espècies a separar en funció de la seva mida molecular. Les membranes obtingudes s'han aplicat satisfactòriament tant en separacions líquides, concretament en nanofiltració resistent a dissolvents (SRNF), i en separació de parells de gasos com CO2/CH4, CO2/N2 i H2/CO2. Els resultats obtinguts posen de manifest l'obtenció de membranes sense defectes i amb rendiments prometedors, en la majoria dels casos, amb permeabilitats i selectivitats superiors a membranes purament polimèriques. Tanmateix s'ha desenvolupat un nou equipament d'alt rendiment (HT) per a separacions de gasos que inclou un mòdul que permet realitzar 16 experiments simultàniament. Els resultats obtinguts amb el nou equip són comparables amb els obtinguts amb mòduls convencionals, i alhora presenten una millor reproduïbilitat. Finalment, s'ha establert un nou mètode per a obtenir membranes per a SRNF, que han estat aplicades en processos de separació de catalitzadors homogenis en dissolvents polars apròtics i s'han caracteritzat emprant la tècnica d'espectroscòpia d'annihilació de positrons, que ha permès establir per primer cop una relació entre les propietats estructurals de les membranes a nivell molecular i el seu rendiment en les aplicacions anteriors.

Elaboració de membranes de fibra buida modificades amb nanopartícules metàl·liques per aplicacions catalítiques

Investigación producida a partir de una estancia en la Université Paul Sabatier, Toulouse III - CNRS, entre 2007 y 2009. Durante los últimos años la investigación centrada en nuevos materiales de tamaño nanoscòpico (nanopartículas, quantum dots, nanotubos de carbono,...) ha experimentado un crecimiento considerable debido a las especiales propiedades de los "nanoobjetos" con respecto a magnetismo, catálisis, conductividad eléctrica, etc ... Sin embargo, hoy en día todavía existen pocas aplicaciones de las nanopartículas en temas medioambientales. Uno de los motivos de esta situación es la posible toxicidad de los nanoobjetos, pero existe también una dificultad tecnológica dado que las nanopartículas tienden a agregarse y es muy difícil manipularlas sin que pierdan sus propiedades especiales. Así, aunque la preparación de materiales catalíticos nanoestructurados es muy interesante, es necesario definir nuevas estrategias para prepararlos. Este proyecto de investigación tiene como objetivo principal la preparación de nuevas membranas catalíticas con nanopartículas metálicas en el interior para aplicaciones de tratamiento de agua. La innovación principal de este proyecto consiste en que las nanopartículas no son introducidas en la matriz polimérica una vez preformadas sino que se hacen crecer en el interior de la matriz polimérica mediante una síntesis intermatricial. El único requisito es que la matriz polimérica contenga grupos funcionales capaces de interaccionar con los precursores de las nanopartículas. Una vez finalizado el proyecto se puede afirmar que se han logrado parte de los objetivos planteados inicialmente. Concreamente ha quedado demostrado que se pueden sintetizar nanopartículas metálicas de metales nobles (platino y paladio) en membranas de fibra hueca de micro- y ultrafiltración siguiendo dos metodologías diferentes: modificación fotoquímica de polímeros y deposición de multicapas de polielectrolitos. Los nuevos materiales son efectivos en la catálisis de reducción de un compuesto modelo (4-nitrofenol con borohidruro de sodio) y, en general, los resultados han sido satisfactorios. Sin embargo, se ha puesto de manifiesto que el uso de un reactivo que genera hidrógeno gas en contacto con la solución acuosa dificulta enormemente la implementación de la reacción catalítica al ser el medio de la membrana una matriz porosa. Así, como conclusión principal se puede decir que se han encontrado las limitaciones de esta aproximación y se sugieren dos posibilidades de continuidad: la utilización de las membranas sintetizadas en contactores gas-líquido o bien el estudio y optimización del sistema de membrana en configuración de membranas planas, un objetivo más asequible dada su menor complejidad. Esta investigación se ha realizado en el seno del “Laboratoire de Génie Chimique” de Toulouse y del Departamento de Química de la Michigan State University y ha sido posible gracias a un proyecto financiado por la “Agence National pour la Recherce” y al programa PERMEANT entre el CNRS y la NSF.

Memòria del projecte GAS

L'objectiu d'aquest Treball Final de Carrera consisteix en la realització del desenvolupament d'un Gestor d'Administració de Sistemes (GAS). El desenvolupament d'aquest gestor tindrà ús real i vindrà a cobrir una necessitat del departament de Sistemas Informàtic de l'Hospital Americà de la Base Naval de Trencada on treball com a administradora de sistemes.

Artur Gas, editor de Josep Pla: breu història d'Ediciones Alfa

Repàs de la trajectòria professional com a editor, començant com a editor de caire socialista i acabant col·laborant amb la dictadura de Primo de Rivera. Es fa especial menció al seu paper com a editor de Josep Pla i a la seva editorial, Ediciones Alfa

Economic structure and key sectors analysis of greenhouse gas emissions in Uruguay

This paper identifies the key sectors in greenhouse gas emissions of the Uruguayan economy through input-output analysis. This allows to precisely determine the role played by the different productive sectors and their relationship with other sectors in the relation between the Uruguayan productive structure and atmospheric pollution. In order to guide policy design for GHG reduction, we decompose sectors liability between the pollution generated through their own production processes and the pollution indirectly generated in the production processes of other sectors. The results show that all the key polluting sectors for the different contaminants considered are relevant because of their own emissions, except for the sector Motor vehicles and oil retail trade, which is relevant in CO2 emissions because of its pure, both backward and forward, linkages. Finally, the best policy channels for controlling and reducing GHGs emissions are identified, and compared with the National Climate Change Response Plan (NCCRP) lines of action.

Statistical evidences of cyclic changes in volcanic gas chemistry composition by inverse modelling

The identification of compositional changes in fumarolic gases of active and quiescent volcanoes is one of the mostimportant targets in monitoring programs. From a general point of view, many systematic (often cyclic) and randomprocesses control the chemistry of gas discharges, making difficult to produce a convincing mathematical-statisticalmodelling.Changes in the chemical composition of volcanic gases sampled at Vulcano Island (Aeolian Arc, Sicily, Italy) fromeight different fumaroles located in the northern sector of the summit crater (La Fossa) have been analysed byconsidering their dependence from time in the period 2000-2007. Each intermediate chemical composition has beenconsidered as potentially derived from the contribution of the two temporal extremes represented by the 2000 and 2007samples, respectively, by using inverse modelling methodologies for compositional data. Data pertaining to fumarolesF5 and F27, located on the rim and in the inner part of La Fossa crater, respectively, have been used to achieve theproposed aim. The statistical approach has allowed us to highlight the presence of random and not random fluctuations,features useful to understand how the volcanic system works, opening new perspectives in sampling strategies and inthe evaluation of the natural risk related to a quiescent volcano

Gp74 a membrane glycoprotein of the cis-Golgi network that cycles through the endoplasmic reticulum and intermediate compartment

A monoclonal antibody CC92 (IgM), raised against a fraction of rat liver enriched in Golgi membranes, recognizes a novel Endo H-resistant 74-kD membrane glycoprotein (gp74). The bulk of gp74 is confined to the cis-Golgi network (CGN). Outside the Golgi gp74 is found in tubulovesicular structures and ER foci. In cells incubated at 37 degrees C the majority of gp74 is segregated from the intermediate compartment (IC) marker p58. However, in cells treated with organelle perturbants such as low temperature, BFA, and [AIF4]- the patterns of the two proteins become indistinguishable. Both proteins are retained in the Golgi complex at 20 degrees C and in the IC at 15 degrees C. Incubation of cells with BFA results in relocation of gp74 to p58 positive IC elements. [AIF4]- induces the redistribution of gp74 from the Golgi to p58-positive vesicles and does not retard the translocation of gp74 to IC elements in cells treated with BFA. Disruption of microtubules by nocodazol results in the rapid disappearance of the Golgi elements stained by gp74 and redistribution of the protein into vesicle-like structures. The responses of gp74 to cell perturbants are in sharp contrast with those of cis/middle and trans-Golgi resident proteins whose location is not affected by low temperatures or [AIF4]-, are translocated to the ER upon addition of BFA, and stay in slow disintegrating Golgi elements in cells treated with nocodazol. The results suggest that gp74 is an itinerant protein that resides most of the time in the CGN and cycles through the ER/IC following the pathway used by p58.

PDMP blocks brefeldin a-induced retrograde membrane transport from Golgi to ER: evidence for involvement of calcium homeostasis and dissociation from sphingolipid metabolism

In this study, we show that an inhibitor of sphingolipid biosynthesis, d,l-threo-1-phenyl-2- decanoylamino-3-morpholino-1-propanol (PDMP), inhibits brefeldin A (BFA)-induced retrograde membrane transport from Golgi to endoplasmic reticulum (ER). If BFA treatment was combined with or preceded by PDMP administration to cells, disappearance of discrete Golgi structures did not occur. However, when BFA was allowed to exert its effect before PDMP addition, PDMP could not ¿rescue¿ the Golgi compartment. Evidence is presented showing that this action of PDMP is indirect, which means that the direct target is not sphingolipid metabolism at the Golgi apparatus. A fluorescent analogue of PDMP, 6-(N-[7-nitro-2,1,3-benzoxadiazol-4-yl]amino)hexanoyl-PDMP (C6-NBD-PDMP), did not localize in the Golgi apparatus. Moreover, the effect of PDMP on membrane flow did not correlate with impaired C6-NBD-sphingomyelin biosynthesis and was not mimicked by exogenous C6-ceramide addition or counteracted by exogenous C6-glucosylceramide addition. On the other hand, the PDMP effect was mimicked by the multidrug resistance protein inhibitor MK571. The effect of PDMP on membrane transport correlated with modulation of calcium homeostasis, which occurred in a similar concentration range. PDMP released calcium from at least two independent calcium stores and blocked calcium influx induced by either extracellular ATP or thapsigargin. Thus, the biological effects of PDMP revealed a relation between three important physiological processes of multidrug resistance, calcium homeostasis, and membrane flow in the ER/ Golgi system.

Vacuole membrane protein 1 is an endoplasmic reticulum protein required for organelle biogenesis, protein secretion, and development

Vacuole membrane protein 1 (Vmp1) is membrane protein of unknown molecular function that has been associated with pancreatitis and cancer. The social amoeba Dictyostelium discoideum has a vmp1-related gene that we identified previously in a functional genomic study. Loss-of-function of this gene leads to a severe phenotype that compromises Dictyostelium growth and development. The expression of mammalian Vmp1 in a vmp1 Dictyostelium mutant complemented the phenotype, suggesting a functional conservation of the protein among evolutionarily distant species and highlights Dictyostelium as a valid experimental system to address the function of this gene. Dictyostelium Vmp1 is an endoplasmic reticulum protein necessary for the integrity of this organelle. Cells deficient in Vmp1 display pleiotropic defects in the secretory pathway and organelle biogenesis. The contractile vacuole, which is necessary to survive under hypoosmotic conditions, is not functional in the mutant. The structure of the Golgi apparatus, the function of the endocytic pathway and conventional protein secretion are also affected in these cells. Transmission electron microscopy of vmp1 cells showed the accumulation of autophagic features that suggests a role of Vmp1 in macroautophagy. In addition to these defects observed at the vegetative stage, the onset of multicellular development and early developmental gene expression are also compromised.

Botulinum neurotoxin type A blocks the morphological changes induced by chemical stimulation on the presynaptic membrane of Torpedo synaptosomes.

The action of botulinum neurotoxin on acetylcholine release, and on the structural changes at the presynaptic membrane associated with the transmitter release,was studied by using a subcellular fraction of cholinergic nerve terminals (synaptosomes) isolated from the Torpedo electric organ. Acetylcholine and ATP release were continuously monitored by chemiluminescent methods.To catch the membrane morphological changes, the quick-freezing method was applied. Our results show that botulinum neurotoxin inhibits the release of acetylcholine from these isolated nerve terminals in a dose-dependent manner, whereas ATP release is not affected. The maximal inhibition (70%) is achieved at neurotoxin concentrations as low as 125 pM with an incubation time of 6 min. This effect is not linked to an alteration of the integrity of the synaptosomes since, after poisoning by botulinum neurotoxin type A, they show a nonmodified occluded lactate dehydrogenase activity. Moreover, membrane potential is not altered by the toxin with respect to the control, either in resting condition or after potassium depolarization. In addition to acetylcholine release inhibition, botulinum neurotoxin blocks the rearrangement of the presynaptic intramembrane particles induced by potassium stimulation. The action of botulinum neurotoxin suggests that the intramembrane particle rearrangement is related to the acetylcholine secretion induced by potassium stimulation in synaptosomes isolated from the electric organ of Torpedo marmorata.