The evolution of post-zygotic isolation barriers by immune-triggered hybrid incompatibilities in Arabidopsis thaliana

A long-standing question in evolutionary biology is what defines a species. The biological species concept considers a species as a population of individuals that interbreeds freely and produces viable offspring. Therefore, reproductive isolation is the essence of species. Hybrid necrosis is one form of post-zygotic reproductive isolation. In this chapter, we summarize what is known to date about this phenomenon and highlight progress made in the understanding of these immune-triggered hybrid incompatibilities through our research in the plant model Arabidopsis thaliana.

MIR135A1 (microRNA 135a-1)

Review on MIR135A1, with data on DNA/RNA and where the gene is implicated.

The evolution of post-zygotic isolation barriers by immune-triggered hybrid incompatibilities in Arabidopsis thaliana

A long-standing question in evolutionary biology is what defines a species. The biological species concept considers a species as a population of individuals that interbreeds freely and produces viable offspring. Therefore, reproductive isolation is the essence of species. Hybrid necrosis is one form of post-zygotic reproductive isolation. In this chapter, we summarize what is known to date about this phenomenon and highlight progress made in the understanding of these immune-triggered hybrid incompatibilities through our research in the plant model Arabidopsis thaliana.

Progressive Purkinje Cell Degeneration in tambaleante Mutant Mice Is a Consequence of a Missense Mutation in HERC1 E3 Ubiquitin Ligase

The HERC gene family encodes proteins with two characteristic domains: HECT and RCC1-like. Proteins with HECT domain shave been described to function as ubiquitin ligases, and those that contain RCC1-like domains have been reported to function as GTPases regulators. These two activities are essential in a number of important cellular processes such as cell cycle, cell signaling, and membrane trafficking. Mutations affecting these domains have been found associated with retinitis pigmentosa, amyotrophic lateral sclerosis, and cancer. In humans, six HERC genes have been reported which encode two subgroups of HERC proteins: large (HERC1-2) and small (HERC3-6). The giant HERC1 protein was the first to be identified. It has been involved in membrane trafficking and cell proliferation/growth through its interactions with clathrin, M2-pyruvate kinase, and TSC2 proteins. Mutations affecting other members of the HERC family have been found to be associated with sterility and growth retardation. Here, we report the characterization of a recessive mutation named tambaleante, which causes progressive Purkinje cell degeneration leading to severe ataxia with reduced growth and lifespan in homozygous mice aged over two months. We mapped this mutation in mouse chromosome 9 and then performed positional cloning. We found a GuA transition at position 1448, causing a Gly to Glu substitution (Gly483Glu) in the highly conserved N- terminal RCC1-like domain of the HERC1 protein. Successful transgenic rescue, with either a mouse BAC containing the normal copy of Herc1 or with the human HERC1 cDNA, validated our findings. Histological and biochemical studies revealed extensive autophagy associated with an increase of the mutant protein level and a decrease of mTOR activity. Our observations concerning this first mutation in the Herc1 gene contribute to the functional annotation of the encoded E3 ubiquitin ligase and underline the crucial and unexpected role of this protein in Purkinje cell physiology.

Anàlisi genètica i molecular de les malalties Niemann-Pick tipus A/B i tipus C. Estratègies terapèutiques.

Aquest treball es basa en l’estudi de dues malalties lisosòmiques: la malaltia de Niemann-Pick A/B (NPAB) i la malaltia de Niemann-Pick tipus C (NPC). En relació a la malaltia de NPAB, s’ha realitzat l’expressió in vitro d’algunes de les mutacions de canvi d’aminoàcid trobades en pacients espanyols per tal de detectar les activitats enzimàtiques residuals. Totes les mutacions presenten una activitat molt baixa, gairebé nul•la, excepte la p.L225P i la R608del que tenen un 11% i 20% d’activitat respectivament. Els resultats obtinguts són coherents amb la severitat del fenotip que presenten els pacients. D’altra banda, s’ha caracteritzat un al•lel amb una mutació que afecta a una posició poc conservada d’un donador de splicing i que produeix la generació de trànscrits aberrants corresponents a trànscrits minoritaris de SMPD1, prèviament descrits, que no codifiquen per proteïna funcional. Respecte a malaltia de NPC, s’ha realitzat una anàlisi molecular de pacients espanyols prèviament estudiats identificant, en la majoria dels casos, la segona mutació responsable de la patologia. S’ha descrit per primer cop per aquesta malaltia una gran deleció que inclou el gen NPC1 i altres gens flanquejants i s’ha estudiat l’efecte que tenen les mutacions de splicing trobades a nivell de RNA. Per una d’aquestes mutacions, c.1554-1009G&A, s’ha assajat amb èxit una estratègia terapèutica basada en la utilització d’oligonuclèotids antisentit. D’altra banda, s’està desenvolupant un model cel•lular neuronal de la malaltia de Niemann-Pick tipus C, basat en la utilització de RNAs d’interferència, sobre el qual es podran assajar possibles estratègies terapèutiques en un futur.

Caracterización agronómica, fenológica, cualitativa y molecular de la colección nuclear de cebadas españolas

El presente proyecto planteaba el paso siguiente a la construcción, por nosotros mismos, de la Colección Nuclear de Cebadas Españolas, que es una representación esquemática de la variabilidad genética de las cebadas ancestralmente cultivadas en nuestro país. Para la explotación completa de estos materiales autóctonos en el Programa Nacional de Mejora de Cebadas, que estamos llevando a cabo los grupos integrantes de este proyecto, se realizó el mismo, que ha comprendido los objetivos siguientes: - Caracterización agronómica, mediante ensayos de campo en ambientes contrastantes y representativos, incluyendo la evaluación de respuestas a factores productores de estreses bióticos y abióticos. - Caracterización fenológica, mediante ensayos en invernadero con protocolos desarrollados por nosotros, para identificar la respuesta de estos genotipos a la vernalización y el fotoperiodo. - Caracterización maltero-cervecera/pienso, mediante análisis de cebada y malta. - Caracterización molecular, mediante el uso de marcadores SSRs y STS.

Redirecció de l'especificitat de les cél·lules T contra epítops del VIH restringit per la HLA-A2 mitjaçant transferència genética

Existeixen creixents evidències què la resposta dels limfòcits T CD8+ alpha beta citotòxics (CTLs) és un element fonamental en la infecció produïda pel VIH. Les CTLs VIH especifiques es consideren molt importants en la reducció de la càrrega viral i en la contenció de la infecció. Encara que la combinació dels antiretrovirals (HAART) ha suposat una millora considerable en la lluita contra el VIH induint una important reducció de la càrrega viral i augmentant el nombre de cèl•lules T CD4+, diverses complicacions han fet ressaltar la necessitat de noves alternatives terapèutiques. Les complicacions inclouen: manca de recuperació d’una resposta immune sòlida contra el VIH, toxicitat a llarg termini de la teràpia i el descobriment que les cèl•lules T CD4+ constitueixen un reservori pel virus. Les noves alternatives controlaran la replicació viral i reconstituiran la immunitat. L’eficàcia de la immunoteràpia cel•lular amb transferència adoptiva de CTLs virals específics s’ha provat en diferents infeccions virals humanes, incloent el VIH. Proposem una modificació de la immunoteràpia adoptiva redirigint l’especificitat de les cèl•lules T contra el VIH mitjançant la transfecció dels gens del TCR. En aquest assaig preclínic, ens aprofitarem de la tecnologia dels animals transgènics per les molècules de HLA, amb la finalitat de generar TCRs d’alta afinitat dirigits contra epitops del VIH restringits per la molècula HLA. Aquests TCRs seran induïts in vivo i seleccionats in vitro. Les cadenes alpha i beta dels TCRs VIH específics procedents de les CTLs seran clonades mitjançant tècniques de biologia molecular. Aquests TCRs VIH específics seran transferits a cèl•lules T CD8+ humanes i la seva especificitat i capacitat citolítica contra cèl•lules diana que presentin antígens de VIH-1 s’estudiaran mitjançant la combinació de diverses tècniques noves (FCC, transfecció mitjançant Nucleoefector). Finalment, una construcció retroviral adient per la seva transducció en cèl•lules T humanes s’establirà amb un TCR òptim seleccionat.

Aplicación de técnicas de citogenética molecular para la detección de aneuploidía y clastogenicidad en células humanas expuestas a arsénico

Los objetivos de esta investigación son: a) Determinar la potencialidad genotóxica de diversos compuestos de arsénico (incluyendo inorgánicos y sus formas metiladas) con el ensayo de micronúcleos utilizando cultivos de células humanas; y b)Estudiar la posible acción aneugénica y clastogénica de los compuestos analizados, determinando el origen de los micronúcleos inducidos mediante la técnica FISH, utilizando sondas pancentroméricas.

Obtenció de nous anàlegs amb activitat brassinoesteroide mitjançant modelització molecular i síntesi

Els brassinoesteroides són productes naturals que actuen com a potents reguladors del creixement vegetal. Presenten aplicacions prometedores en l’agricultura degut a que, aplicats exògenament, augmenten la qualitat i la quantitat de les collites. Ara bé, el seu ús s’ha vist restringit degut a la seva costosa obtenció. Aquest fet ha motivat la recerca de nous compostos actius més assequibles. En aquest projecte es planteja el disseny i obtenció de nous anàlegs seguint diferents estratègies que impliquen tant l’ús de mètodes de modelització molecular com de síntesi orgànica. La primera d’aquestes estratègies consisteix en buscar compostos actius en bases de dades de compostos comercials a través de processos de Virtual Screening desenvolupats amb mètodes computacionals basats en Camps d’Interacció Molecular. Així, es van establir i interpretar models de Relacions Quantitatives Estructura-Activitat (QSAR) emprant descriptors independents de l’alineament (GRIND) i, amb col•laboració amb la Universitat de Perugia, aquest criteri de cerca es va ampliar amb l’aplicació de descriptors FLAP de nova generació. Una altra estratègia es va basar en intentar substituir l’esquelet esteroide dels brassinoesteroides per una estructura equivalent, fixant com a cadena lateral el grup (R)-hexahidromandelil. S’han aplicat dos criteris: mètodes computacionals basats en models QSAR establerts amb descriptors GRIND i també en la metodologia SHOP (scaffold hopping), i, per altra banda, anàlegs proposats racionalment a partir d’un estudi efectuat sobre disruptors endocrins no esteroïdals. Sobre les estructures trobades s’hi va unir la cadena lateral comercial esmentada per via sintètica, en la qual s’ha hagut de fer un èmfasi especial en grups protectors. En total, 49 estructures es proposen per a ser obtingudes sintèticament. També s’ha treballat en l’obtenció un agonista derivat de l’hipotètic antagonista KM-01. Totes les molècules candidates, ja siguin comercials o obtingudes sintèticament, estant sent avaluades en el test d’inclinació de la làmina d’arròs (RLIT).

Identificación de variedades de vitis vinifera procedentes de diferentes regiones del mundo mediante tècnica de biologia molecular de los microsatéllites

El objetivo de este estudio se centró en analizar una colección privada de germoplasma de Vitis vinifera L., de 338 cultivares procedentes de 24 países, para caracterizarlas creando una base de datos, utilizando 11 marcadores microsatélites o SSR (Simple Sequence Repeat). Como resultado se encontraron que algunas de las muestras analizadas presentaron un perfil idéntico de SSR, indicando que se trata de una sinonimia (la misma variedad pero con diferente nombre). Se detectaron 293 perfiles únicos. Adicionalmente, 15 pares de variedades presentaron diferencias en un solo locus y otros 7 grupos difieren en 2 loci, lo cual indicaría la alta proximidad genética entre esas variedades, sin llegar a ser la misma. El germoplasma analizado cuenta con una compleja biodiversidad varietal que se debe preservar. El estudio se realizó programando para el primer año la revisión bibliográfica detallada, recolección de las hojas y el inicio de la puesta a punto de la metodología, en el segundo año se completa la puesta a punto de la metodología, se trituran las hojas y se realiza la extraccinón del ADN. El tercer año se emplea para amplificar los fragmentos de ADN por medio de la PCR (reacción en cadena de la polimerasa), obtener la longitud de los fragmentos con un secuenciador ABI PRISM 310, valorar resultados y realizar repeticiones. El último año se analizan los resultados obtenidos, se realizan repeticiones pertinentes y se comienza la redacción de artículos científicos.

Evolutionary dynamics of molecular markers during local adaptation: a case study in Drosophila subobscura

Background: Natural selection and genetic drift are major forces responsible for temporal genetic changes in populations. Furthermore, these evolutionary forces may interact with each other. Here we study the impact of an ongoing adaptive process at the molecular genetic level by analyzing the temporal genetic changes throughout 40 generations of adaptation to a common laboratory environment. Specifically, genetic variability, population differentiation and demographic structure were compared in two replicated groups of Drosophila subobscura populations recently sampled from different wild sources. Results: We found evidence for a decline in genetic variability through time, along with an increase in genetic differentiation between all populations studied. The observed decline in genetic variability was higher during the first 14 generations of laboratory adaptation. The two groups of replicated populations showed overall similarity in variability patterns. Our results also revealed changing demographic structure of the populations during laboratory evolution, with lower effective population sizes in the early phase of the adaptive process. One of the ten microsatellites analyzed showed a clearly distinct temporal pattern of allele frequency change, suggesting the occurrence of positive selection affecting the region around that particular locus. Conclusion: Genetic drift was responsible for most of the divergence and loss of variability between and within replicates, with most changes occurring during the first generations of laboratory adaptation. We also found evidence suggesting a selective sweep, despite the low number of molecular markers analyzed. Overall, there was a similarity of evolutionary dynamics at the molecular level in our laboratory populations, despite distinct genetic backgrounds and some differences in phenotypic evolution.

Molecular evidence to suggest the origin of a colonization: Drosophila subobscura in America

Abstract The recent colonization of America by Drosophila subobscura represents a great opportunity for evolutionary biology studies. Knowledge of the populations from which the colonization started would provide an understanding of how genetic composition changed during adaptation to the new environment. Thus, a 793 nucleotide fragment of the Odh (Octanol dehydrogenase) gene was sequenced in 66 chromosomal lines from Barcelona (western Mediterranean) and in 66 from Mt. Parnes (Greece, eastern Mediterranean). No sequence of Odh fragment in Barcelona or Mt. Parnes was identical to any of those previously detected in America. However, an Odh sequence from Barcelona differed in only one nucleotide from another found in American populations. In both cases, the chromosomal lines presented the same inversion: O7, and the Odh gene was located within this inversion. This evidence suggests a possible western Mediterranean origin for the colonization. Finally, the molecular and inversion data indicate that the colonization was not characterized by multiple reintroductions.

Aplicación de la genética en la identificación de enfermedades infecciosas bucodentales

La genética ha supuesto una gran revolución en la identificación de seres vivos a través de análisis de ADN. Actualmente se investiga la pos1bilidad de aplicarla en el estudio de nuestros antepasados, desde el hombre prehistórico. En el ámbito de la odontologfa se vislumbran nuevas perspectivas en el estudio de la patologfa infecciosa, gracias a estos avances en biologfia molecular. El presente trabajo pretende repasar cuál ha sido esta patología infecciosa en el hombre del pasado y cuáles son Jos métodos de análisis genético que penniten estudiarla. Fundamentalmente, las infecciones bucodentales del hombre prehistórico se resumen en caries y patología periodontal. La RCP (reacción en cadena de la polimerasa) es la técnica que ha revolucionadola ingeniería genética, pues permite obtener copias del ADN para poder ser analizado y, con ello, ofrece un diagnóstico específico de la etiología de las enfermedades infecciosas, lográndose una identificación más precisa que con el cultivo o con la inmunohistoquímica de las bacterias, hongos y virus que conviven en el medio oral.

Artemisia (Asteraceae): Understanding its evolution using cytogenetic and molecular systematic tools, with emphasis on subgenus Dracunculus

The genus Artemisia is one of the largest of the Asteraceae family, with more than 500 species. It is widely distributed mainly across the Northern Hemisphere, being profusely represented in the Old World, with a great centre of diversification in Asia, and also reaching the New World. The evolution of this genus has been deeply studied using different approaches, and polyploidy has been found to perform an important role leading to speciation processes. Karyological, molecular cytogenetic and phylogenetic data have been compiled in the present review to provide a genomic characterization throughout some complexes within the genus.

Susceptibilitat genètica al càncer gàstric: caracterització de les interaccions de segon ordre entre gens i variants identificades en l’estudi EPIC‐EURGAST

En aquest Treball de Final de Grau s’exposen els resultats de l’anàlisi de les dades genètiques del projecte EurGast2 "Genetic susceptibility, environmental exposure and gastric cancer risk in an European population”, estudi cas‐control niat a la cohort europea EPIC “European Prospective lnvestigation into Cancer and Nutrition”, que té per objectiu l’estudi dels factors genètics i ambientals associats amb el risc de desenvolupar càncer gàstric (CG). A partir de les dades resultants de l’estudi EurGast2, en el què es van analitzar 1.294 SNPs en 365 casos de càncer gàstric i 1.284 controls en l’anàlisi Single SNP previ, la hipòtesi de partida del present Treball de Final de Grau és que algunes variants amb un efecte marginal molt feble, però que conjuntament amb altres variants estarien associades al risc de CG, podrien no haver‐se detectat. Així doncs, l’objectiu principal del projecte és la identificació d’interaccions de segon ordre entre variants genètiques de gens candidats implicades en la carcinogènesi de càncer gàstric. L’anàlisi de les interaccions s’ha dut a terme aplicant el mètode estadístic Model‐based Multifactor Dimensionality Reduction Method (MB‐MDR), desenvolupat per Calle et al. l’any 2008 i s’han aplicat dues metodologies de filtratge per seleccionar les interaccions que s’exploraran: 1) filtratge d’interaccions amb un SNP significatiu en el Single SNP analysis i 2) filtratge d’interaccions segons la mesura Sinèrgia. Els resultats del projecte han identificat 5 interaccions de segon ordre entre SNPs associades significativament amb un major risc de desenvolupar càncer gàstric, amb p‐valor inferior a 10‐4. Les interaccions identificades corresponen a interaccions entre els gens MPO i CDH1, XRCC1 i GAS6, ADH1B i NR5A2 i IL4R i IL1RN (que s’ha validat en les dues metodologies de filtratge). Excepte CDH1, cap altre d’aquests gens s’havia associat significativament amb el CG o prioritzat en les anàlisis prèvies, el que confirma l’interès d’analitzar les interaccions genètiques de segon ordre. Aquestes poden ser un punt de partida per altres anàlisis destinades a confirmar gens putatius i a estudiar a nivell biològic i molecular els mecanismes de carcinogènesi, i orientades a la recerca de noves dianes terapèutiques i mètodes de diagnosi i pronòstic més eficients.