Mapping of the binding domains of the axon guidance receptor Unc5B to Netrin-1 and FLRT3

Anàlisi de les interaccions, a nivell neuronal, que tenen lloc durant el desenvolupament embrionari entre el receptor Unc5B (receptor present a la membrana) i les proteïnes Netrin-1 i FLRT3 (fibronectin and leucine-rich transmembrane proteins). La interacció entre aquest receptor i Netrin-1 ha estat profundament estudiada fins al moment, de manera que es coneix que aquesta promou una repulsió en la guia d’axons durant el desenvolupament embrionari. A més, la interacció està implicada en la senyalització per a diferents processos com l’angiogènesi i la supervivència cel·lular. Per altra banda, la interacció entre neurones Unc5B positives i FLRT3, promou un retard en la migració de les neurones. Diversos estudis demostren que aquest retard en la migració està relacionat amb certes patologies mentals.

Anàlisi de l'expressió de gens de proteïnes de cohesió cromosòmica en oòcits humans

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Mount Sinai School Mountain, Estats Units, entre abril i juliol del 2007. Les aneuploïdies cromosòmiques en humans constitueixen un problema genètic amb gran repercussió clínica i social. Afecten un 5% dels embarassos reconeguts clínicament i la seva incidència augmenta amb l’edat materna Les aneuploïdies estan íntimament lligades al procés d’oogènesi, que ha demostrat ser un procés que tendeix encara més a l’error a mesura que la dona envelleix. Estudis recents realitzats en ratolí han demostrat que la deficiència d’una proteïna de cohesió cromosòmica (SMC1b) provoca l’aparició d’aneuploïdies i que augmenta amb l’edat, similarment a la situació en la dona. Fins al moment, però, no hi ha estudis al respecte en l’espècie humana. Durant l’estada es va posar a punt una metodologia per analitzar l’expressió de SMC1b en oòcits humans, amb la finalitat de demostrar si la seva expressió disminueix a mesura que la dona envelleix, i pot explicar l’efecte de l’edat materna sobre la taxa d’aneuploïdies.

Organització nuclear dels gens que codifiquen per a les proteïnes làcties en cèlules epitelials mamàries en diferents estadis de desenvolupament

Estudi realitzat a partir d’una estada al Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), a França, entre 2006 i 2008. En el ultims anys, estudis realitzats en diferents tipus cel•lulars han pogut determinar l’importància de l’organització nuclear en el control i regulació gènica. S’han realizat diferents experiments per tal de determinar si la posició dels gens de les proteïnes làcties en el nucli interfàsic de cel•lules epitelials mamaries és important per regular la seva expressió. Els gens de les proteïnes de la llet s’expressen a la glàndula mamaria durant la lactació en resposta a les hormones lactogèniques (majoritàriament prolactina i glucocorticoids). Mitjançant la tècnica de FISH (fluorescent in situ hibridization) en 3D s’ha caracteritzat la localització nuclear del gens WAP (whey acidic protein) i les caseïnes en cèl•lules epitelials mamaries de ratolí (HC11) cultivades en l’absència i presencia d’hormones lactogèniques. En absència d’hormones, els dos gens estan distribuïts dins del nucli de forma no aleatòria, el gen WAP es troba localitzat en l’interior del nucli, mentre que les caseïnes es troben localitzades prop de la perifèria nuclear. L’estimulació hormonal indueix un canvi significatiu en la distància dels dos gens a la perifèria nuclear. Així mateix, la posició del locus de la caseïna en relació al seu territori cromosòmic (CT) 5 està correlacionada amb la inducció hormonal i per tant amb la seva activació transcripcional, mentre que la posició del gen WAP amb relació al seu CT11 sembla més determinada pel context cromosòmic del gen. Per últim, no s’han trobat diferencies en la localització dels gens en relació a l'heterocromatina del centròmer, descrit com a compartiment repressiu, entre les cèl•lules estimulades amb hormones i les que no. En els dos casos s’ha trobat un gran percentatge de gens que no estan associats als centròmers.

Estudi de la relació estructura-funció de les proteïnes CPT1

En aquest treball s’ha analitzat la relació estructura-funció dels enzims CPT1, o Carnitina palmitoïltransferasa 1, que catalitza la reacció de transesterificació dels àcids grassos de cadena llarga a acil-carnitines, per tal que puguin accedir a la matriu mitocondrial i ser oxidats. Aquest enzim es troba estrictament regulat per malonil-CoA, primer intermediari de la síntesi d’àcids grassos, establint-se així una regulació coordinada entre la formació i la degradació de grasses. S’han estudiat els tres isotips de CPT1 descrits fins al moment: CPT1A, CPT1B i CPT1C. Mitjançant l’expressió heteròloga de mutants de CPT1A de rata i CPT1B de porc en el llevat P. pastoris, s’ha estudiat l’efecte sobre la inhibició per malonil-CoA de petits canvis en la seva estructura, per tal de trobar una relació entre la seva funció enzimàtica i la disposició conformacional de la proteïna. Segons els resultats obtinguts, el residu Glu590 de CPT1A de rata estaria impedint la unió de l’inhibidor, mentre que el residu Met593 estaria afavorint aquesta unió. Els estudis amb l’enzim CPT1B de porc demostraren l’existència d’un determinant positiu per la sensibilitat al malonil-CoA en els primers 18 residus de la proteïna, i definiren la posició Glu17 com la responsable de l’alta afinitat a la carnitina i la baixa sensibilitat a la inhibició per malonil-CoA (8). Es clonà i caracteritzà la regió promotora del gen de CPT1C humana, amb la intenció d’analitzar la funcionalitat de putatius elements de resposta identificats in silico. Cap dels elements estudiats resultà ser funcional in vivo. A més, es demostrà que la manca d’activitat catalítica de la proteïna no és deguda a l’extensió C-terminal que presenta respecte els isotips A i B, tot i presentar un alt percentatge d’identitat de seqüència. S’ha amplificat una isoforma humana de CPT1C (Pubmed Acc. Num. AK299866), corresponent a la regió carboxiterminal de la proteïna, que es pretén utilitzar per obtenir el primer cristall de la part soluble d’una proteïna CPT1.     

Estudi de la interacció de tres complexos de Pt amb proteïnes i oligonucleòtids mitjançant ESI-MS

En aquest treball s’investiga la reactivitat de tres complexos de Pt, cisplatí, complex 1, [Pt(dmba)(aza-N1)(dmso)], complex 2, i [Pt(dmba)(N9-9AA)(PPh3)]+, complex 3; els quals presenten activitat antitumoral, amb diferents proteïnes i oligonucleòtids mitjançant espectrometria de masses (ESI-TOF MS). ). L’estudi del cisplatí, 1, droga molt coneguda i emprada avui en dia pel tractament de molts tipus de càncer, permet comparar la reactivitat dels nous complexos d’estudi, 2 i 3, els quals presenten un IC50 més baix que el cisplatí en algunes línies de cèl·lules tumorals.

Matemàtica i música amb ADN

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2005. Estudi sobre l’ADN que té com a finalitat conèixer introductòriament l’utilització del càlcul matemàtic computacional en les investigacions sobre aquest. Els objectius de l’estudi són per una part, conèixer què és l'ADN i quins són els seus mecanismes de duplicació i de transmissió de la informació genètica, així com el paper d'altres molècules que intervenen en aquest procés ; també s’estudia quins han estat els processos de la cèl·lula que l'ésser humà ha estat capaç de copiar o imitar. A partir d’aquesta introducció, es vol conèixer què s'entén concretament per computació amb ADN i alguns dels problemes matemàtics que s'han resolt, així com algunes aplicacions de l'ADN en altres camps. La recerca ha permès arribar a diverses conclusions. Primerament que l'ADN és un excel·lent candidat per poder fer càlculs matemàtics. En segon lloc, tot i que en el present treball no se solucionen problemes computacionalment difícils es mostra la capacitat de les molècules d'ADN per resoldre problemes. En tercer lloc, l'interès mostrat per importants empreses dedicades a la informàtica fa més esperançador que en un futur hi pugui haver ordinadors que funcionin amb molècules d'ADN. Finalment, es demostra que les matemàtiques, la informàtica i la biologia són tres camps que estan interrelacionats. Per tal de trencar una mica amb la serietat del treball, s'acaba descrivint una manera de posar música a les cadenes d'ADN, i es mostren alguns resultats com són les músiques associades als 24 cromosomes humans, així com les corresponents a 29 proteïnes.

Alimentació i nivells de vida: algunes reflexions sobre la transició nutricional a l’Europa occidental

Els canvis en la dieta durant els segles XIX i XX, han atret l’atenció de nombrosos investigadors des de la dècada de 1970 i el seu estudi ha acabat esdevenint, en els darrers anys, una de les principals àrees de recerca de disciplines científiques molt diverses. En aquest breu assaig farem unes reflexions molt generals sobre les interpretacions que es proposen més sovint des de l’Economia i la Història Econòmica de l’evolució del consum de proteïnes animals a les societats europees occidentals, des de la segona meitat del segle XIX.

Evolució i estabilitat d’àcids grassos i vitamines antioxidants a la llet materna

Recerca realitzada durant el periode Gener 2006-Abril 2007, a la Facultat de Farmàcia de la Universitat de Barcelona sota la direcció de la Dra. M. Carmen López Sabater. La nutrició durant els primers anys de vida té una enorme importància, amb repercussions en el creixement i desenvolupament del nen i en les possibles malalties futures. Tenint en compte que la llet materna és l’aliment ideal per al nadó durant els primers sis mesos de vida, és important conéixer la composició nutricional de la mateixa i la seva evolució al llarg de la lactància (calostre, llet de transició i madura). La llet conté nutrients majoritaris (proteïnes, carbohidrats i lípids) i nutrients minoritaris, com vitamines i minerals. S'ha desenvolupat i validat un mètode per a la determinació d'àcids grassos (AG) i Àcid Linoleic Conjugat (CLA) en llet materna per Cromatografia de Gasos "fast" (fast-GC), permetent reduir el temps d'anàlisi considerablement en comparació amb els mètodes utilitzats fins el moment. La repetibilitat i reproducibilitat trobades han estat bones, amb coeficients de variació inferiors al 10% en tots els casos. L'aplicació a 6 mostres de llet materna ha demostrat que es tracta d'un mètode senzill, ràpid, eficient i pràctic per a l'anàlisi rutinari d'un elevat nombre de mostres. També s'ha començat a desenvolupar un mètode per a l'anàlisi dels anàlegs de tocoferol de la llet materna, degut a l'interès de la vitamina E com a antioxidant natural. És un mètode per Cromatografia Líquida d'Ultra Resolució (UPLC) amb detecció per Fluorescència (FD) i per Photodiode Array (PDA) que permet treballar amb quantitats de mostra petites mantenint o inclús millorant la sensibilitat i reduint el temps d’anàlisi.

Paper de la PAP en la resposta inflamatoria durant la pancreatitis aguda

Estudi elaborat a partir d’una estada al Institut national de la santé et de la recherche médicale, França, entre setembre i octubre del 2006. La PAP va ser identificada inicialment com una proteïna de secreció, que apareixia al suc pancreàtic després de la inducció d’una pancreatitis aguda experimental. Per la PAP s’ha suggerit diferents funcions, algunes no relacionades en aparença, però les més interessants en el camp de la pancreatitis són les activitats antiapoptótiques, mitogéniques i, especialment, antiinflamatóries. Per aprofundir en aquests aspectes de la PAP, s’ha emprat un model de ratolí PAP-/- per observar els efectes de la deleció del gen de la PAP durant la pancreatitis aguda.Per induir la pancreatitis es va fer servir el model de administració de ceruleina a dosi supra-màximes. En aquestes condicions es va observar que en els animals PAP-/-, la severitat del procés era menor. Els marcadors de necrosi pancreàtica, lipasa i amilasa, van presentar nivells menors en els animals PAP-/- que en els corresponents wild type. Per contra, el nombre de PMN infiltrats i la producció de citoquines pro-inflamatories va ser major en el pàncreas dels animals PAP-/-. La intensitat de la resposta inflamatòria observada suggereix que en condicions fisiològiques, el paper anti-inflamatori de la PAP es prou rellevant. Això ja s’havia suggerit en estudis in vitro, en els que es va demostrar que l’activitat antiinflamatòria de la PAP depenia de la via de transducció de senyal Jak/STAT/SOCS3. Aquesta hipòtesi s’ha comprovat in vivo, monitoritzant el nivell d’activació de STAT3 en els pàncreas dels animals després de la inducció de la pancreatitis.Tot plegat confirma que les funcions antiinflamatòries descrites in vitro per la PAP també es poden observar in vivo, de manera que la PAP sembla ser un agent important en la resposta de les cèl•lules pancreàtiques durant la pancreatitis aguda.

Determinació dels receptors de dopamina en mostres de cervell

Treball de recerca realitzat per alumnes d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. Les alteracions del receptor de dopamina D2 són responsables de molts desordres neuronals que condueixen a malalties com el Parkinson, l’esquizofrènia i l’addicció a drogues. L’objectiu ha estat determinar quina espècie animal és més adient per substituir el teixit humà en l’estudi d’aquest receptor. Per dur a terme aquest estudi s’ha treballat amb nou espècies animals diferents en les quals s’ha relacionat, en funció de l’espècie, la concentració de receptor, la seva afinitat pels lligands agonistes i antagonistes, la seva relació evolutiva... El mètode més utilitzat per a la determinació i la quantificació de receptors hormonals als laboratoris d’investigació de les indústries farmacèutiques és la unió de radiolligands a membranes. Entre aquests experiments, els més emprats són els de desplaçament, en els quals el fàrmac no marcat competeix i desplaça el radiolligand dels centres d’unió del receptor i, tot seguit, es mesura la radioactivitat de la mostra amb un comptador de radioactivitat. Per fer aquest treball també ha calgut calcular la concentració de proteïnes per espectrofotometria i emprar tècniques d’homogeneïtzació i centrifugació. Després d’haver analitzat la concentració, l’afinitat i la relació filogenètica del receptor D2 de cada una de les espècies analitzades, es pot concloure que l’espècie ideal per estudiar aquest receptor, quan no es disposa de mostra humana, és un altre mamífer, i entre els estudiats es consideraria millor la vaca, ja que permet obtenir una gran quantitat de teixit, presenta un contingut apreciable de receptor i la seva afinitat per la dopamina és molt elevada.

Paper de l’agmatina i les poliamines en el fracàs renal d’animals diabètics

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of California, Estats Units entre febrer i maig de 2007. L’arginina és un component de les proteïnes i juga un paper important en respostes inflamatòries. S’ha demostrat que l’agmatina pot inhibir el creixement mitjançant la supressió de la biosíntesi i el transport de poliamines. Actualment s’està avaluant el mecanisme de l’aturada d’aquest creixement. S’està estudiant també l’impacte en l’apoptosi i la senescència, ja que els models apoptòtics impliquen un descens de poliamines com a factor comú i causal d’apoptosi. En la diabetis el ronyó creix i l’índex de filtració glomerular esdevé supranormal. Aquest creixement renal precoç és considerat una resposta compensatòria a l’increment de la càrrega hiperfiltrada. Nosaltres considerem que aquesta hiperfiltració glomerular diabètica es deguda a esdeveniments que ocorren en el creixement del túbul proximal, i en aquest creixement hi poden estar involucrades les poliamines.

Estudi de la reactivitat respecte l'oxigen molecular d'una nova família de complexos dinuclears de coure(I) amb lligands hexaazamacrocíclics. Estudis preliminars d'oxidacions de fenols i sulfurs

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Università degli Studi di Pavia entre setembre i desembre del 2007. Els lligands macrocíclics són sistemes que han estat àmpliament utilitzats per mimetitzar els centres actius de proteïnes dinuclears de coure com ara oxigenases (per exemple la tirosinasa). S’ha observat que la reactivitat del complex model depèn de les característiques del lligand com ara la geometria, la cavitat o la distància intermetàl•lica. En aquest sentit, es van sintetitzar dues noves famílies de lligands hexaazamacrocíclics ditòpics, una amb braços laterals tipus piridil i l’altra amb braços laterals tipus fenol. Dintre de cada família, els lligands es diferencien en la cavitat macrocíclica. En aquest treball s’han realitzat estudis de ractivitat respecte de l’oxigen molecular dels complexos dinuclears de coure(I) amb els lligands sintetitzats. Quan es deixen reaccionar els complexos amb oxigen molecular a baixa temperatura, no s’ha observat l’acumulació de cap espècie intermèdia, però si una diferència de reactivitat entre les dues famílies, essent els complexos amb els lligands fenolics molt més reactius que els complexos amb els lligands piridina. També s’han realitzat estudis per comprovar l’activitat oxigenasa dels complexos amb substrats externs. S’han assajat el para-clorofenol i la tioanisole. En el cas del p-clorofenol no s’ha observat en cap cas el producte d’oxigenació corresponent (p-clorocatecol). Quan s’han realitzat els experiments amb la tioanisole, en tots tres casos s’ha observat l’aparició del producte d’oxigenació corresponent (metilfenilsulfòxid), però amb una marcada diferència en el rendiment, mostrant-se molt més actius de nou els complexos amb el lligand fenòlic que el complex amb el lligand piridina.

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.

Comparació dels sistemes "ribosome skipping" i "splicing acceptor" per a l'expressió de transgenes en adenovirus oncolítics

Report for the scientific sojourn carried out at the University of St. Andrews, United Kingdom, from November 2007 until January 2008. Therapeutic transgene expression is a valuable strategy to counteract the limitations associated with oncolytic adenoviruses. Late phase expression is desirable to avoid early cell death for proper virus production. In this 3 months-collaboration, we have constructed a late expression system based on ribosome skipping downstream fiber protein and compared it with a splicing-based method of late gene expression. Despite expressing high amounts of the transgene when utilizing the ribosome skipping-system, flow cytomety assays indicate a delayed transgene-expression kinetics compared with the splicing-based one. Furthermore, when using the ribosome skipping system not only fiber protein expression is more altered but also viral production. These results suggest splicing-based expression strategy as a more suitable system for expression of transgenes late in the viral life cycle of an oncolytic adenovirus.

Hàbits alimentaris en nens de 8 a 12 anys de la comarca d'Osona

Introducció: La dieta mediterrània és considerada un dels patrons alimentaris més saludables ja que diversos estudis epidemiològics mostren que protegeix front diverses malalties cròniques com ara les malalties cardiovasculars, la diabetis i alguns càncers. Malauradament al nostre país els patrons alimentaris estan canviant a conseqüència de la modernització de la societat i estan portant a l’allunyament del patró de dieta mediterrània. Això és especialment crític entre la població infantil i juvenil, fet que predisposa a que en un futur augmenti la prevalença de malalties cròniques entre la població adulta. Objectiu: avaluar els hàbits alimentaris i l’estat nutricional d’escolars de 8 a 12 anys de la comarca d’Osona. Mètodes: estudi de disseny observacional i transversal. La mostra estava constituïda per 191 escolars de 4rt i 5è d’ensenyança primària d’escoles de la comarca d’Osona. La informació sobre la dieta es va recollir a través d’una enquesta alimentària, un recordatori de 24 hores, un qüestionari de freqüència de consum alimentari i el test KIDMED. Les determinacions antropomètriques que es van realitzar van ser talla, pes, IMC (Índex de Massa Corporal), plec tricipital, perímetre braquial i perímetre abdominal. L’anàlisi estadística de totes les dades es va portar a terme mitjançant el programa estadístic SPSS per Windows versió 12.0. Resultats: quan es valora la qualitat de l’esmorzar, s’observa que només en el 16.8% dels casos la qualitat era bona, en el 68.6% dels casos la qualitat havia de millorar i en el 12.6% era de qualitat insuficient i en el 2.1% era de mala qualitat. També s’observa que la dieta que segueixen és desequilibrada quantitativament, concretament és baixa en hidrats de carboni, rica en greixos i lleugerament elevada en proteïnes. L’anàlisi qualitativa mostra que hi ha un molt baix consum de verdures i hortalisses i de fruita, mentre que s’arriba a les racions recomanades de carnis i d’olis i greixos. El test KIDMED mostra una puntuació mitjana de 7.21±1.96 punts, el que indica que la dieta de la població és de qualitat millorable. Pel que fa a l’estat nutricional s’observa que un 24,6% presenta valors de baix pes i un 17,8% sobrepès o obesitat, el que indica que un 42,4% de la població estudiada presenta un estat nutricional incorrecte. Conclusions: La dieta del col·lectiu estudiat s’allunya de les recomanacions de la SENC (Sociedad Española de Nutrición Comunitaria). Els resultats del test KIDMED indiquen que només un 44% de la població segueix un patró òptim de Dieta mediterrània i l’anàlisi de l’estat nutricional mostra que un 42,4% presenta un estat nutricional incorrecte, sigui per excés o per defecte de pes. Per tant, es fa necessari dissenyar estratègies d’educació alimentària adequades per millorar els hàbits alimentaris dels escolars i aconseguir en un futur un estat òptim de salut.