Combinatorial Synthesis and Biological Evaluation of Inhibitors of D-Ala-D-Ala-Ligase

Report for the scientific sojourn carried out at the Max Planck Institut of Molecular Phisiology, Germany, from 2006 to 2008.The work carried out during this postdoctoral stage was focused on two different projects. Firstly, identification of D-Ala D-Ala Inhibitors and the development of new synthethic approaches to obtain lipidated peptides and proteins and the use of these lipidated proteins in biological and biophysical studies. In the first project, new D-Ala D-Ala inhibitors were identified by using structural alignments of the ATP binding sites of the bacterial ligase DDl and protein and lipid kinases in complex with ATP analogs. We tested a series of commercially available kinase inhibitors and found LFM-A13 and Tyrphostine derivatives to inhibit DDl enzyme activity. Based on the initial screening results we synthesized a series of malononitrilamide and salicylamide derivatives and were able to confirm the validity of these scaffolds as inhibitors of DDl. From this investigation we gained a better understanding of the structural requirements and limitations necessary for the preparation of ATP competitive DDl inhibitors. The compounds in this study may serve as starting points for the development of bi-substrate inhibitors that incorporate both, an ATP competitive and a substrate competitive moiety. Bisubstrate inhibitors that block the ATP and D-Ala binding sites should exhibit enhanced selectivity and potency profiles by preferentially inhibiting DDl over kinases. In the second project, an optimized synthesis for tha alkylation of cysteins using the thiol ene reaction was establisehd. This new protocol allowed us to obtain large amounts of hexadecylated cysteine that was required for the synthesis of differently lipidated peptides. Afterwards the synthesis of various N-ras peptides bearing different lipid anchors was performed and the peptides were ligated to a truncated N-ras protein. The influence of this differently lipidated N-ras proteins on the partioning and association of N-Ras in model membrane subdomains was studied using Atomic Force Microscopy.

Química de l'espín prohibit: la importància dels intermedis a capa oberta en l'activació d'enllaços C-H

Estudi realitzat a partir d’una estada a la School of Chemistry de la University of Bristol, Gran Bretanya, entre 2006 i 2008. La reacció d’activació del pre-catalitzador CH3-Fe(P(iPr)2CH2)3B-Ph, que es dóna en presència de H2 i P(CH3)3, és una reacció spin-prohibida ja que els reactius i els productes tenen diferents estat d’espín en el seu estat fonamental: el pre-catalitzador és quintet, mentre que el producte format després de l’eliminació de metà, PMe3(H3)-Fe[(P(iPr)2CH2)3B-Ph, és singlet. Un dels intermedis d’aquesta reacció és d’especial interès ja que catalitza la hidrogenació d’olefines. Intermedi que experimentalment s’ha proposat com a H-Fe[(P(iPr)2CH2)3B-Ph] o el Hx-Fe[(P(iPr)2CH2)3B-Ph]. Aquestes espècies han estat estudiades computacionalment, mitjançant la combinació de mètodes del funcional de la densitat calibrats mitjançant càlculs ab initio. Els resultats obtinguts mostren que les superfícies d’energia potencial singlet, triplet i quintet es creuen al llarg de les reaccions descrites. La reacció d’activació del pre-catalitzador és una reacció multi spin-prohibida (més d’un canvi d’espín), en la que el mecanisme preferit addiciona primer hidrogen i després la fosfina, el pas determinant de la velocitat és el creuament de la superfície d’energia potencial quintet a la triplet a la geometria del reactiu, que es produeix amb una barrera d’aproximadament 18 kcal/mol. La reacció d’hidrogenació d’olefines en canvi pot ser o no una reacció espín prohibida depenent de les condicions en que es dugui a terme. En cas de que la reacció es dugui a terme en un excés d’hidrogen, en el mecanisme principal l’espècie activa seria el (H2)H-Fe[(P(iPr)2CH2)3B-Ph] singlet en el seu estat fonamental que hidrogenaria l’olefina sense cap pas espín prohibit. Aquest mecanisme és el de barrera més baixa però s’espera que estigui més desafavorit entropicament. Si les condicions no són d’un important excés d’hidrogen, llavors l’espècie activa s’espera que sigui H-Fe[(P(iPr)2CH2)3B-Ph], la reacció llavors seria multi espín prohibida amb una barrera de unes 13 kcal/mol corresponents al creuament entre la superfície quintet i triplet a la geometria del H-Fe[(P(iPr)2CH2)3B-Ph].

Aplicació de la termoquimiolisi - cromatografia de gasos - espectrometria de masses a l'estudi de la matèria orgànica del sòl

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Université de Poitiers, França, entre 2007 i 2009. El treball s'ha centrat en dues activitats bàsiques. El treball realitzat s’ha centrat en dues activitats bàsiques. D’una banda, la posada a punt d'un protocol de fraccionament de la matèria orgànica del sòl, per extraccions successives amb solvents alcalins després d'una seqüència de pretractaments al sòl: cap pretractament, atac amb àcid (per destruir els carbonats), atac amb ditionit (per reduir els òxids de Fe i Al i facilitar l'extracció de la matèria orgànica associada a aquests compostos). El protocol dóna una visió de conjunt de la situació de la matèria orgànica del sòl, combinant aspectes físics (protecció, precipitació, oclusió per carbonats) i químics (grau d'humificació). D’altra banda, l'aprenentatge de la tècnica de termoquimiolisi-cromatografia de gasos-espectrometria de masses. Aquest era l'objectiu de l'estada a Poitiers, al qual hem donat prioritat. Ens hem centrat en l'estudi de fraccions físiques (densimètriques) obtingudes en estudis anteriors sobre sòls forestals. Les fraccions considerades són: fracció lleugera (FL), tres fraccions ocluïdes (OC1, OC2 i OC3) i fracció densa (FD). L’aplicació de la termoquimiolisi permet de caracteritzar diversos grups de substàncies, de les quals ens hem centrat en alguns indicadors bioquímics: àcids grasos, alcohols, diàcids, productes fenòlics i altres productes aromàtics, derivats de carbohidrats. L’estudi de conjunt d’aquests productes indica que és a les fraccions ocluïdes (que solen ser minoritàries a tots els horitzons) on la matèria orgànica d’origen microbià és dominant, mentre que a les fraccions lleugera (FL) i densa (FD) la matèria orgànica d’origen vegetal sembla dominant. Es preveu aplicar aquesta tècnica a l’estudi de les fraccions obtingudes a la primera part del treball, actualment congelades i a l’espera de ser processades.

Estudi de la variabilitat genètica de diferents poblacions europees de l'espècie Taxus baccata L. (Taxaceae) amb microsatèl·lits nuclears

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Università degli Studi di Firenze, Itàlia, durant juliol i agost del 2007. Des de un punt de vista teòric, l’estudi de l’abundància i distribució de les espècies a escala regional és un dels objectius principals de l’ecologia de poblacions i comunitats, i és imprescindible per a adoptar polítiques de conservació i de gestió de la biodiversitat. En aquest context, la persistència i abundància de les espècies a llarg termini front al canvi global depèn de la capacitat de migració i colonització (flux gènic), i de l’ existència de potencial evolutiu a les poblacions locals per a adaptar-se als canvis ambientals. Dispersió i potencial evolutiu, es troben íntimament relacionats. El coneixement bàsic sobre aquests aspectes resulta particularment important en el context biogeogràfic mediterrani, extremadament ric en espècies i subjecte històricament a canvis ambientals com a conseqüència de l’activitat humana. L’objectiu general del nostre grup de recerca és aprofundir en el coneixement de les causes de l’àrea de distribució i del grau de fragmentació de les espècies vegetals mediterrànies, així com les seves conseqüències ecològiques i evolutives. Concretament, determinar el potencial evolutiu i la presència d’adaptacions locals en funció de la distribució geogràfica i del grau de fragmentació. En el cas del teix (T.baccata) el projecte que s’està duent a terme pretén estudiar la distribució de la diversitat genètica de l’espècie i analitzar quins són els processos històrics, evolutius i ecològics que la condicionen. És amb aquest objectiu que es vol realitzar una caracterització de la seva variabilitat genètica utilitzant marcadors moleculars basats en els polimorfismes de l'ADN nuclear, anomenats microsatèl•lits nuclears.

Mecanismes de reacció de sistemes catalítics amb èmfasi en carbens de Fischer i quantificació de l'aromaticitat en petites molècules inorgàniques cícliques i planes.

El tema principal del treball és sobre l'estudi teòric de l'estructura i reactivitat en carbens de Fischer de la forma (CO)5Cr=C(X)R (X= OH, NH2, OMe, NMe2 i R= CHCH2 i Ph). Particularment, el nostre interès va sorgir del tipus de reaccions de cicloadicció que donen lloc a la síntesi de productes naturals i fàrmacs de gran valor afegit. Hem estudiat els mecanismes de reacció dels casos més comuns de cicloanul•lació: la reacció de benzanul•lació de Dötz i ciclopentanulacions que es troben en competència amb el primer cas, derivats de l'inserció de acetilè i fenilacetilè. En l'últim pas de les reaccions que comporten la formació d'un sistema de més d'un anell, hi tenim una migració del complex metàl•lic de crom d'un extrem a un altre anomenat com rearranjament haptotròpic. Aleshores, hem investigat sobre els mecanismes de migració haptotròpica de Cr(CO)3 sobre hidrocarburs aromàtics policíclics analitzant l'efecte de la mida i la curvatura del sistema així com la complexació d'un segon fragment metàl•lic a la manera de coordinació als anells. D'una altre banda, vam estudiar l'aromaticitat en 54 cúmuls cíclics de molecules inorgàniques mitjançant metodologia desenvolupada al nostre grup de recerca i altres. Vam proposar la tècnica del scan-NICS com nova mesura quantitativa d'aromaticitat i reportar l'escassa correlació entre els distints índexs d'aromaticitat a la literatura. Finalment, com resultat de col•laboracions en estades de recerca, he desenvolupat propostes de mecanismes de reacció en sistemes catalítics de isonitrils i fosfinetà-amides i en dímers de gassos nobles.

Manipulació genètica de vectors virals per a estratègies de teràpia gènica en malalties autoimmunes

Els tractaments actuals per a la Malaltia de Crohn es basen en l’administració de proteïnes recombinants amb capacitat immunosupressora. Aquests tractaments són sistèmics, crònics i causen el desenvolupament d’efectes secundaris severs com infeccions amb patògens oportunistes i una major incidència de tumors. Passar d’una administració sistèmica dels immunosupressors a una administració local sembla clau per evitar la severitat i el nombre de complicacions secundàries. Ha sigut descrit recentment que el subconjunt cel•lular Th-17 juga un paper central en moltes malalties autoimmunes en humans, com ara la Malaltia de Crohn, Escleroderma, Artritis reumatoide o Psoriasis. Per determinar com la via del Th-17 es veu afectada durant el desenvolupament i els estadis aguts de la malaltia, analitzarem una gran bateria de interleuquines/citoquines i els mecanismes intracel•lulars d’activació/inhibició de l’activitat de les cèl•lules del Sistema Immune. En un segon pas, clonarem els gens seleccionats relacionats amb la immunomodulació de la via del Th-17 en vectors recentment desenvolupats (adenovirus quimera 5/40 o diferents pseudotips d’AAVs ), ja que hipotitzem que una producció local d’immunomoduladors s’assolirà amb una eficiència major fent servir aquests vectors, evitant així els efectes secundaris. A aquests efectes, hem començat el projecte clonant els gens de la IL10 i del receptor transmembrenal de la IL23 en adenovirus i en genomes d’AAV.

II Workshop on the use of Computed Tomography (CT) in pig carcass classification. Other CT applications: live animals and meat technology, 16-17th April 2009, Monells (Girona), Spain

Es va realitzar el II Workshop en Tomografia Computeritzada (TC) a Monells. El primer dia es va dedicar íntegrament a la utilització del TC en temes de classificació de canals porcines, i el segon dia es va obrir a altres aplicacions del TC, ja sigui en animals vius o en diferents aspectes de qualitat de la carn o els productes carnis. Al workshop hi van assistir 45 persones de 12 països de la UE. The II workshop on the use of Computed Tomography (CT) in pig carcass classification. Other CT applications: live animals and meat technology was held in Monells. The first day it was dedicated to the use of CT in pig carcass classification. The segond day it was open to otehr CT applications, in live animals or in meat and meat products quality. There were 45 assistants of 12 EU countries.

La revolución energética cubana en la UCLV: ¿un paso en el camino hacia la sostenibilidad?. Parte I: Análisis de los impactos ambientales

La Revolución Energética Cubana (REC) surge de las necesidades de resolver la situación social y económica de Cuba, sumergida en una crisis energética con constantes apagones que limitaban por completo todo desarrollo del país. La REC (2006) se basa en los principios de la autosuficiencia energética, el ahorro y uso racional de la energía, y el incremento de la eficiencia en todos los aspectos. En el presente trabajo se realiza el análisis de la sostenibilidad socio-ambiental de la REC en la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas (UCLV), ubicada en Santa Clara (Cuba). La valoración se ha efectuado mediante el análisis de los impactos ambientales y sociales en dos estudios paralelos que se complementan aplicando la técnica de conmensurabilidad débil. El conjunto de los programas de la REC han propiciado mejoras en el suministro eléctrico y en el ahorro energético, disminuyendo en un 44% las emisiones de CO2, a pesar del incremento en la actividad docente y en la flota de equipos. Las medidas adoptadas han incidido en la calidad de la docencia, las condiciones de vida, la concienciación y la participación de la población, dando lugar a un impacto social positivo. De esta manera, el balance global de la REC es positivo ya que ha permitido el desarrollo de la UCLV sin incrementar los impactos ambientales, por lo que se puede considerar un paso en el camino hacia la sostenibilidad socio-ambiental.

La revolución energética cubana en la UCLV: ¿un paso en el camino hacia la sostenibilidad?. Parte II: Análisis de los impactos sociales

La Revolución Energética Cubana (REC) surge de las necesidades de resolver la situación social y económica de Cuba, sumergida en una crisis energética con constantes apagones que limitaban por completo el desarrollo del país. La REC (2006) es un conjunto de medidas basadas en los principios de la autosuficiencia energética, el ahorro y uso racional de la energía, y el incremento de la eficiencia en todos los aspectos. En el presente trabajo se realiza el análisis de la sostenibilidad socio-ambiental de la REC en la Universidad Central Marta Abreu de las Villas (UCLV), ubicada en Santa Clara (Cuba). La valoración se ha efectuado mediante el análisis de los impactos ambientales y sociales en dos estudios paralelos que se complementan aplicando la técnica de conmensurabilidad débil. El conjunto de los programas de la REC han propiciado mejoras en el suministro eléctrico y en el ahorro energético, disminuyendo en un 30% las emisiones de CO2, a pesar del incremento en la actividad docente y en la flota de equipos, en la universidad. Las medidas adoptadas han incidido en la calidad de la docencia, las condiciones de vida, la concienciación y la participación de la población, dando lugar a un impacto social positivo. De esta manera, el balance global de la REC se califica de positivo ya que ha permitido el desarrollo de la UCLV sin incrementar los impactos ambientales, por lo que se puede considerar un paso en el camino hacia la sostenibilidad socio-ambiental.

Els arbres singulars del Parc Natural de l'Alt Pirineu: estudi i proposta d'educació ambiental

Aquest estudi s’ha realitzat amb el principal objectiu de localitzar, analitzar i diagnosticar els arbres singulars subjectes a ser declarats monumentals dins el Parc Natural de l’Alt Pirineu. Concretament s’han inventariat la Vall Ferrera i la Vall de Cardós. L’objectiu secundari ha estat fer una proposta innovadora d’educació ambiental, utilitzant l’arbre com a un instrument pedagògic. S’han inventariat vint-i-tres arbres sent un d’ells ja declarat Arbre Monumental, “l’Avet del Pla de la Selva”. Primerament s’han localitzats els arbres amb l’ajuda dels tècnics del Parc, el coneixement popular i documentació. S’ha utilitzat una metodologia basada en estudis anteriors, mitjançant uns formularis de camp que recullen totes les característiques ecològiques i socioculturals de cada arbre. Posteriorment s’han analitzat les dades obtingudes i s’ha realitzat la diagnosi. S’ha proposat un mètode quantitatiu i un mètode qualitatiu (Rànquing d’Arbres Monumentals). Aquest últim valora cada arbre comparant-lo amb un llistat de tots aquells arbres monumentals de la mateixa espècie en el territori català realitzat per la Generalitat de Catalunya, segons tres paràmetres, l’alçada, el volt de canó i el diàmetre de la capçada. Finalment es proposa a cada arbre la protecció corresponent segons el seu estat de conservació i altres paràmetres. Un dels resultats obtinguts d’aquest estudi ha estat la realització d’una carpeta de material divulgatiu utilitzant cada arbre com a eix central per explicar el medi natural que l’envolta. Amb aquesta iniciativa es vol destacar l’important paper dels arbres monumentals com a connectors amb el medi natural i sociocultural i la necessitat de protegir en tots els Parcs Naturals els arbres singulars.

Selecció d'espais oberts a recuperar i propostes d'ús: una aproximació per anàlisi espacial i multicriteri

Dins de matrius eminentment forestals, els espais oberts agrícoles juguen un paper important diversificant els hàbitats i, de retruc, donant cabuda a l’ecosistema a un nombre d’espècies que d’ells depenen en tots o en alguns moments del seu cicle biològic. La pèrdua d’espais agrícoles tradicionals va més enllà de la pèrdua de varietats agrícoles i ramaderes i de flora arvense associada, i afecta també a molts d’altres organismes. A més de la seva importància directa en la biodiversitat, els espais oberts agrícoles també representen un trencament de la continuïtat del combustible i requereixen el manteniment de vies d’accés, tot coadjuvant a mantenir un paisatge amb un menor risc d’incendi. La zona d’estudi ha estat els Parcs Naturals de Sant Llorenç de Munt i L’Obac, i Garraf, Olèrdola i Foix. Hem considerat de forma simplificada el paisatge dels Parcs com a mosaics amb diferents fases (arbrat dens, arbustiu dens, espais oberts, roquissars i petites zones urbanes) i pressuposa que l’objectiu de la gestió dels Parcs és la conservació d’aquests mosaics i no la seva uniformització en paisatges forestals continus. Hem localitzat e inventariat els espais oberts agrícoles actius i abandonats (recentment i des de 1957) de la zona com a capes SIG, tot associant a cada espai el conjunt de característiques necessàries per la seva gestió i organitzant-los en una Base de Dades lligada a les capes SIG. Un cop fet això, i per tal d’ordenar les actuacions de recuperació, hem establert un sistema de priorització dels espais candidats a través d’anàlisi multi-criteri. En aquesta priorització, ha jugat un paper destacat l’impacte de l’eventual recuperació de cada espai en la geometria del mosaic, la qual cosa ha requerit anàlisi i simulació espacial. Finalment, hem elaborat un conjunt de projectes d’actuació en certs espais concrets per a que serveixin com a models d’actuació.

Anàlisi socio-ambiental de les bordes de la Vall d'Estaon (Pallars Sobirà) i de la biodiversitat associada

Aquest projecte ha estat desenvolupat entre l’octubre de 2008 i el juliol de 2009 per un equip d’estudiants de Ciències Ambientals de la Universitat Autònoma de Barcelona. L’objecte d’estudi principal han estat les bordes, construccions agroramaderes utilitzades tradicionalment per a emmagatzemar l’herba i estabular-hi el bestiar. D’altra banda, pel que fa la biodiversitat, s’ha realitzat un estudi de la vegetació de pedra seca, i una primera aproximació a l’estudi dels rat-penats, espècies protegides que utilitzen les bordes com a refugi. L’àmbit d’estudi ha estat la Vall d'Estaon dins el municipi de Vall de Cardós, a la comarca del Pallars Sobirà, Catalunya. Tota la superfície d’estudi es troba dins de l’àmbit del Parc Natural de l’Alt Pirineu (PNAP) i, per tant, sota la seva protecció. Per a la realització d’aquest estudi, s’ha utilitzat la metodologia emprada en el projecte del Bosc de Virós (Mestres et al.,2007). S’elabora un inventari de bordes i un altre de biodiversitat a partir de les dades recopilades amb la observació al camp i es realitzen entrevistes als gestors de la zona, antics i nous propietaris. En l’anàlisi dels resultats, s’observa que les bordes han perdut la seva funcionalitat tradicional i moltes d’elles s’han abandonat. Aquests fets provoquen la degradació d’aquestes construccions i la conseqüent pèrdua de patrimoni. D’altra banda la idea de recuperar les activitats tradicionals esdevé poc realista i es combina amb la impossibilitat d’aplicar nous usos per la protecció que exerceix la figura de Parc Natural. Així doncs, les bordes es troben enmig d’una situació estàtica i paradoxal entre la voluntat i desig de conservació i l'imminent i accelerat procés d’abandonament i degradació.

Marges i biodiversitat a Vandellòs i l'Hospitalet de l'Infant

Els marges de pedra seca són un dels ambients socioecològics més singulars del país i, al mateix temps, un dels hàbitats menys estudiats. La nostra recerca ha analitzat la biodiversitat de les margenades de Vandellòs i l’Hospitalet de l’Infant; mitjançant mostrejos de flora i de la fauna hem constatat l’elevada complexitat de la xarxa tròfica que s’estableix en aquest nínxol ecològic. En la vessant socioambiental, hem realitzat entrevistes a diferents entesos en la cultura de la pedra seca, les quals han permès determinar la importància dels marges per entendre una part de la història ambiental del país. Amb la recerca s’ha observat un clar retrocés del patrimoni de pedra seca a causa de la recessió del sector agrícola. L’aprofitament turístic de la cultura de la pedra seca i la implicació de les Administracions Públiques en la difusió d’aquest patrimoni, són claus per garantir-ne la pervivència en el futur.

Estudio de gestión de la finca La Esperanza, municipio de Pueblo Nuevo, Nicaragua

El presente proyecto tiene como finalidad el análisis de la Finca la Esperanza, en la localidad de Pueblo Nuevo, en la República de Nicaragua. En dicho análisis se estudian parámetros edáficos, calidad de agua y económicos, con el objetivo de poder plantear una propuesta de mejora en los rendimientos de la finca tanto a nivel económico como ambiental. La iniciativa de realizar este estudio surge de las necesidades del propio agricultor, que plantea el desarrollo rural sobre la base de actividades respetuosas con el medio. Las estrategias a los problemas sociales originados por la producción agraria industrial, como el éxodo rural, la pérdida de la agricultura convencional, la nueva función de los espacios agrarios de la sociedad, etc., se formalizaron en el denominado Desarrollo Sostenible. A nivel de finca cualquier concepción de sustentabilidad necesita que el agrosistema sea considerado como un ecosistema, en el que la investigación y la producción busquen no solamente altos rendimientos sino la optimización del sistema como un todo. Tal propósito requiere armonizar una viabilidad económica con otras variables, como estabilidad ecológica y equidad social. Para ello, los principios básicos de un sistema sostenible son: la conservación de los recursos renovables, la adaptación del cultivo al ambiente y el mantenimiento de un moderado pero sostenible nivel de producción. Como resultado de los análisis y observaciones hechas a lo largo de la estancia en la finca, se propone un plan de actuación de 10 años de duración en los cuales se procura alcanzar no únicamente unas cuotas máximas de rendimiento sino también la supervivencia de los recursos, base de la familia Videa Vanegas, propietarios.

Ciencia, industria e ideología en la Cataluña del siglo XX: el Instituto Ravetllat-Pla en Sudamérica entre 1924 y 1936

En 1923, Ramón Plá i Armengol (1880-1958) fundó el Instituto Ravetllat-Pla para la comercialización y producción de dos productos antituberculosos (Hemo-Antitoxina y Suero Ravetllat-Pla) fundamentados en una teoría heterodoxa postulada por el veterinario Joaquim Ravetllat i Estech (1871-1923). A través del instituto creó una gran red internacional científico-comercial principalmente en Latinoamérica. Plá i Armengol fue doctor en medicina y participó activamente en la lucha antituberculosa en Cataluña sin dejar de lado su militancia socialista. A través de estos dos productos, logró crear un mercado que se sustentaba en una teoría heterodoxa que integraban sus principios e ideología.