MB-MDR: Model-Based Multifactor Dimensionality Reduction for detecting interactions in high-dimensional genomic data

L’anàlisi de l’efecte dels gens i els factors ambientals en el desenvolupament de malalties complexes és un gran repte estadístic i computacional. Entre les diverses metodologies de mineria de dades que s’han proposat per a l’anàlisi d’interaccions una de les més populars és el mètode Multifactor Dimensionality Reduction, MDR, (Ritchie i al. 2001). L’estratègia d’aquest mètode és reduir la dimensió multifactorial a u mitjançant l’agrupació dels diferents genotips en dos grups de risc: alt i baix. Tot i la seva utilitat demostrada, el mètode MDR té alguns inconvenients entre els quals l’agrupació excessiva de genotips pot fer que algunes interaccions importants no siguin detectades i que no permet ajustar per efectes principals ni per variables confusores. En aquest article il•lustrem les limitacions de l’estratègia MDR i d’altres aproximacions no paramètriques i demostrem la conveniència d’utilitzar metodologies parametriques per analitzar interaccions en estudis cas-control on es requereix l’ajust per variables confusores i per efectes principals. Proposem una nova metodologia, una versió paramètrica del mètode MDR, que anomenem Model-Based Multifactor Dimensionality Reduction (MB-MDR). La metodologia proposada té com a objectiu la identificació de genotips específics que estiguin associats a la malaltia i permet ajustar per efectes marginals i variables confusores. La nova metodologia s’il•lustra amb dades de l’Estudi Espanyol de Cancer de Bufeta.

Identificació i caracterització funcional dels complexes proteics dels receptors BRL1 i BRL3 en el teixit vascular d’Arabidopsis Thaliana

Els esteroids juguen papers clau en el creixement I el desenvolupament d’eucariotes multicel•lulars. En plantes, aquestes hormones, anomenades Brassinosteroides (BRs), estan involucrades en una gran varietat de processos biològics essencials per a les plantes. S’han descrit anteriorment dos receptors de BRs del tipus Leucine Rich Repeat Receptor Like Kinase LRR-RLK, BRASSINOSTEROID RECEPTOR LIKE 1 i 3 (BRL1 i BRL3 respectivalemt) que són homòlegs al receptor principal BRI1 i són necessaris pel desenvolupament vascular. Tot i que els principals components de la senyal ja han estat identificats pel seu homòleg més pròxim, el receptor BRI1, els complexes de BRL1 i BRL3 juntament amb els candidats co-receptors així com els components de la ruta de senyalització encara no han sigut identificats. Per tal d’entendre millor la funció molecular d’aquests receptors de BRs en la planta aquesta tesis doctoral planteja dues aproximacions: com a primera aproximació, vaig realitzar un estudi fenotípic del desenvolupament del teixit vascular a la planta model Arabidopsis thaliana (Arabidopsis). Disposant d'una amplia bateria de mutants de síntesis de la hormona i senyalització del receptor BRI1, vam analitzar quantitativament el seu patró vascular a la tija d'Arabidopsis. Vam establir els paràmetres en les plantes silvestres [Col-0 wild type, (WT)] i els vam analitzar a tots i cadascun dels mutants. Això conjuntament amb una col•laboració amb la Dr. Marta Ibañes, física de la Universitat de Barcelona que va construir un model matemàtic per simular la formació del patró vascular ens va permetre el•laborar una hipòtesis que vam demostrar experimentalment i va ser publicada a la revista PNAS. Posteriorment vam observar que les plantes knock-out d'aquests dos receptors BRL1 y BRL3 a diferència de BRI1, no tenien cap fenotip obvi en el teixit vascular de la planta adulta. Així, a continuació, per entendre quina necessitat té la planta de disposar de tres receptors tant altament homòlegs que poden percebre la mateixa hormona, vam utilitzar una aproximació bioquímica en col•laboració amb el Prof. de Vries de la Universitat de Wageningen (Holanda) per tal de purificar els complexes dels receptors in vivo i els seus interactors. Això ens ha permès entendre millor el paper funcional d'aquests receptors en la planta. Els resultats d’aquests experiments estan resumits en un article en preparació que aviat estarà en revisió.

Fronts from two-dimensional dispersal kernels: Beyond the nonoverlapping-generations model

Most integrodifference models of biological invasions are based on the nonoverlapping-generations approximation. However, the effect of multiple reproduction events overlapping generations on the front speed can be very important especially for species with a long life spam . Only in one-dimensional space has this approximation been relaxed previously, although almost all biological invasions take place in two dimensions. Here we present a model that takes into account the overlapping generations effect or, more generally, the stage structure of the population , and we analyze the main differences with the corresponding nonoverlappinggenerations results

Dominància i ocupació de l'espai en grups de primats no-humans: un model basat en conducta adaptativa

L'estructura jeràrquica és una de les característiques fonamentals de les societats de primats, que condiciona en gran mesura el comportament dels individus que conviuen al grup, però quines lleis regeixen la formació i l'estructura d'aquestes jerarquies?, per què en determinats grups els subjectes més dominants se situen al centre del grup i en altres de la mateixa espècie no? En el camp de la conducta animal s"han proposat múltiples hipòtesis però cap totalment satisfactòria, ja que a causa de les múltiples variables que hi influeixen és difícil desenvolupar una teoria que expliqui tota la complexitat que s"observa empíricament. La nostra proposta d"estudi es basa en l"enfocament de la modelització de la conducta adaptativa, la qual ens permet, mitjançant la simulació informàtica, implementar moltes de les variables que autors com Gust (1995), Koenig (2001) i Barta & Giraldeau (1998) han considerat importants per a l"estructura de formacions jeràrquiques en primats. Seguint el model proposat per Hemelrijk (1998), hem programat un simulador basat en agents, en el qual les regles de conducta implementades fan emergir estructures jeràrquiques complexes. En una primera fase de la investigació, que es desenvolupa en el present article, hem replicat els estudis de Hemelrijk (1996). Com els nostres resultats coincideixen amb els obtinguts per Hemelrijk, en posteriors treballs implementarem noves variables al nostre model.

Modelització i simulació de processos dinàmics en xarxes complexes adaptatives

El 1736, Leonhard Euler va ser pioner en l'estudi de la teoria de grafs, i des de llavorsmúltiples autors com Kirchoff, Seymour, etc. continuaren amb l'estudi de la teoria i topologiade grafs. La teoria de xarxes, part de la teoria de grafs, també ha estat estudiada abastament.D'altra banda, la dinàmica de xarxes fou popularitzada per Dan Gillespie el 1977, en el qual proposà un algorisme que permet la simulació discreta i estocàstica d'un sistema de partícules, el qual és la base del treball ja que serveix per dur a terme les simulacions de processos sobre les xarxes complexes. El camp de l'anàlisi de la dinàmica de xarxes, de fet, és un campemergent en l'actualitat; comprèn tant l'anàlisi estadística com la utilització de simulacions persolucionar problemes de la mateixa dinàmica.Les xarxes complexes (xarxes de característiques complexes, sovint xarxes reals) també sónobjecte d'estudi de l'actualitat, sobretot a causa de l'aparició de les xarxes socials. S'han convertiten un paradigma per l'estudi de processos dinàmics en sistemes formats per molts componentsque interactuen entre si de manera molt homogèniaL'objectiu del treball és triple:1. Estudiar i entendre els conceptes bàsics i la topologia de les xarxes complexes, així comdiferents tipus de dinàmiques de processos sobre elles.2. Programar un simulador estocàstic en llenguatge C++ capaç de generar trajectòries mitjantçant l'algorisme de Gillespie tant pel model epidèmic com pel model de dinàmicad'enllaços amb reconnexió.3. Utilitzar el simulador tant per estudiar casos que ja han estat tractats en la literatura comcasos nous que no han estat tractats i que poden ser assimilables a xarxes reals com, perexemple, xarxes socials