L'aprenentatge basat en problemes en models híbrids de docència-aprenentatge

La Facultat de Ciències de la Salut i de la Vida ha utilitzat des de 2004 la metodologia d'aprenentatge basat en problemes (en endavant ABP) com a mètode docent en els seus estudis de Biologia. En aquest període hem après algunes de les claus de l'aplicació del mètode en els nostres estudis. En primer lloc, cal disposar d'elements formatius que afavoreixin la formació dels tutors que participin en el projecte. Per assolir aquest objectiu hem dissenyat un portal on els nostres professors poden disposar de materials útils per a la seva activitat, així com de documents que permetin entendre millor el que suposa l'ABP. En segon lloc, el projecte tenia l'objectiu de dissenyar i avaluar activitats que permetessin integrar les pràctiques de laboratori en la lògica de la resolució de problemes pròpia de l'ABP. En aquest sentit vam dissenyar dues activitats en el tercer curs de la llicenciatura que anomenaren aprenentatge basat en el laboratori (ABL). Per aquest motiu es van dissenyar problemes que tinguessin una primera part de resolució a l'aula en grup de tutoria i una segona que obligués els estudiants a realitzar experiments de laboratori dirigits a entendre i resoldre les qüestions plantejades al grup de tutoria. L'ABL-1 fou un projecte de biologia cel·lular i destinat a aprofundir en els mecanismes implicats en els fenòmens de diferenciació dels miòcits. L'ABL-2 era un projecte conjunt dels professors de Fisiologia vegetal, Bioestadística i Microbiologia. En aquest cas es desitjava que els estudiants plantegessin la resolució a un problema que suposava la manipulació genètica de cèl·lules vegetals per fer possible que produïssin una substància específica, l'escopolamina. Finalment els estudiants havien d'escriure un article original com a projecte final de cada ABL. Els resultats dels dos anys d'experimentació han esta altament satisfactoris, d'acord amb les enquestes completades per alumnes i professors.

Esfingolipids i senyal•lització cel.lular: l'(E)-2-hexadecenal com a possible lípid bioactiu

L’esfingosina-1-fosfat (S1P) és un lípid bioactiu amb funcions crucials en la biologia cel•lular. Entre aquestes, la seva activitat mitogènica i citoprotectora són les més estudiades. L’S1P és catabolitzada intracel•lularment mitjançant l’esfingosina-1-fosfat liasa (SGPL1) per generar (E)-2-hexadecenal i fosforiletanolamina. L’objectiu d’aquest projecte és explorar si l’(E)-2-hexadecenal és realment un catabòlit innocu o bé si, pel seu caràcter acceptor de Michael, és capaç de reaccionar amb pèptids o proteïnes específics. Aquesta interacció podria traduïr-se en funcions biològiques determinades, algunes de les quals són possiblement atribuïdes a l’esfingosina-1-fosfat com a tal. Per poder explorar el potencials adductes proteïcs amb l’aldehid, s’han emprat, sobre cèl•lules HeLa que sobreexpressen SGPL1, sondes anàlegs a esfingosina i esfinganina (i els seus derivats fosforil•lats) que presenten una funció azida en la posició omega de la cadena esfingoide. Aquestes, mitjançant química click sense coure, s’han fet reaccionar amb una molècula que presenta un dibenzociclooctí unit a biotina DBCObiotina). Després d’aïllar les proteïnes així biotinilades amb una reïna d’estreptavidina, aquestes es van separar per electroforesi. Les bandes proteïques observades es van extreure del gel i es van digerir amb tripsina, per posteriorment analitzar els pèptids per MALDI-TOF, el que permetria l’identificació de proteïnes a partir de “peptide mass fingerprinting”. Lamentablement, a la fi d’aquest contracte, encara no s’ha pogut identificar cap proteïna que s’uneixi a l’aldehid alliberat per la reacció de l’esfingosina-1- fosfat liasa. No obstant, durant aquest temps s’ha millorat el mètode per detectar aquests adductes proteïcs. Per això, si la recerca continua en aquesta línia, properament es podria saber amb certesa si existeixen o no aquestes interaccions covalents entre determinades proteïnes i l’(E)-2-hexadecenal.

Grx5 glutaredoxin plays a central role in protection against protein oxidative damage in Saccharomyces cerevisiae

Glutaredoxins are members of a superfamily of thiol disulfide oxidoreductases involved in maintaining the redox state of target proteins. In Saccharomyces cerevisiae, two glutaredoxins (Grx1 and Grx2) containing a cysteine pair at the active site had been characterized as protecting yeast cells against oxidative damage. In this work, another subfamily of yeast glutaredoxins (Grx3, Grx4, and Grx5) that differs from the first in containing a single cysteine residue at the putative active site is described. This trait is also characteristic for a number of glutaredoxins from bacteria to humans, with which the Grx3/4/5 group has extensive homology over two regions. Mutants lacking Grx5 are partially deficient in growth in rich and minimal media and also highly sensitive to oxidative damage caused by menadione and hydrogen peroxide. A significant increase in total protein carbonyl content is constitutively observed in grx5cells, and a number of specific proteins, including transketolase, appear to be highly oxidized in this mutant. The synthetic lethality of the grx5 and grx2 mutations on one hand and ofgrx5 with the grx3 grx4 combination on the other points to a complex functional relationship among yeast glutaredoxins, with Grx5 playing a specially important role in protection against oxidative stress both during ordinary growth conditions and after externally induced damage. Grx5-deficient mutants are also sensitive to osmotic stress, which indicates a relationship between the two types of stress in yeast cells.

Projectes d’autoaprenentatge de Biologia Cel·lular a la Llicenciatura de Medicina

Aquest projecte de MQD ha permès realitzar una sèrie d’experiències diverses i valuoses que han apuntat formes alternatives en la docència de la Biologia Cel·lular i l’aprenentatge de l'estudiant de la llicenciatura o del grau de medicina. En base a la valoració qualitativa del grau de satisfacció dels usuaris i en un estudi antitatiu de la seva opinió, considerem que ha estat experiències molt vàlides que afavoreixen que l’alumne participi de forma més activa en la seva formació. La principal dificultat observada ha estat o millor dit serà, l’aplicació de les experiències desenvolupades, de forma obligatòria i generalitzada, a tots els alumnes, sobretot als de 1er curs, donat que es tracta d’un grup molt nombrós (més de 300 alumnes). De totes maneres l’experiència adquirida ha estat molt favorable. Les activitats desenvolupades es continuen aplicant i es continuaran aplicant en el nou pla de medicina. Una aplicació perllongada en cursos successius afavorirà poder extreure’n conclusions de tipus més quantitatiu a més de les apreciacions qualitatives.

E2F1 regulates cellular growth by mTOR signaling

During cell proliferation, growth must occur to maintain homeostatic cell size. Here we show that E2F1 is capable of inducing growth by regulating mTORC1 activity. The activation of cell growth and mTORC1 by E2F1 is dependent on both E2F1's ability to bind DNA and to regulate gene transcription, demonstrating that a gene induction expression program is required in this process. Unlike E2F1, E2F3 is unable to activate mTORC1, suggesting that growth activity could be restricted to individual E2F members. The effect of E2F1 on the activation of mTORC1 does not depend on Akt. Furthermore, over-expression of TSC2 does not interfere with the effect of E2F1, indicating that the E2F1-induced signal pathway can compensate for the inhibitory effect of TSC2 on Rheb. Immunolocalization studies demonstrate that E2F1 induces the translocation of mTORC1 to the late endosome vesicles, in a mechanism dependent of leucine. E2F1 and leucine, or insulin, together affect the activation of S6K stronger than alone suggesting that they are complementary in activating the signal pathway. From these studies, E2F1 emerges as a key protein that integrates cell division and growth, both of which are essential for cell proliferation.

Nanotecnologies en mecànica molecular i cel·lular

Algunes nanotècniques recents permeten la manipulació de biomolècules i cèl·lules en escala nanomètrica amb la mesura simultània de la força aplicada amb resolució de piconewtons. Aquestes escales de desplaçament i força, i la possibilitat de treballar en medi líquid, fan que siguin eines molt útils per a l'estudi de les propietats mecàniques de molècules i cèl·lules individuals en condicions fisiològiques. Entre les tècniques més utilitzades es troben el microscopi de força atòmica, les trampes de làser i les microesferes magnètiques. En aquest treball es descriuen els principis de funcionament d'aquestes tècniques en aplicacions biològiques i, en particular, en l'estudi de la mecànica molecular i cel·lular.

3D solutions in transmission electron (Cryo) -microscopy in biology

One of the main problems in transmission electron microscopy in thebiological field is the tri-dimensionality. This article explains the technicalprocedures and requirements to prepare biological specimens preserving themclosest to their native state to perform 3D reconstruction of the macromolecularcomplexes and cellular structures in their natural environment.

Flow cytometry in the analysis of cellular populations

Flow cytometry has become a valuable tool in cell biology. By analyzing large number of cells individually using light-scatter and fluorescence measurements, this technique reveals both cellular characteristics and the levels of cellular components. Flow cytometry has been developed to rapidly enumerate cells and to distinguish among different cell stages and structures using multiple staining. In addition to high-speed multiparametric data acquisition, analysis and cell sorting, which allow other characteristics of individual cells to be studied, have increased the interest of researchers in this technique. This chapter gives an overview of the principles of flow cytometry and examples of the application ofthe technique.

Concentrative nucleoside transporter 1 (hCNT1) promotes phenotypic changes relevant to tumor biology in a translocation independent manner

Nucleoside transporters (NTs) mediate the uptake of nucleosides and nucleobases across the plasma membrane, mostly for salvage purposes. The canonical NTs belong to two gene families, SLC29 and SLC28. The former encode equilibrative nucleoside transporter proteins (ENTs), which mediate the facilitative diffusion of natural nucleosides with broad selectivity, whereas the latter encode concentrative nucleoside transporters (CNTs), which are sodium-coupled and show high affinity for substrates with variable selectivity. These proteins are expressed in most cell types, exhibiting apparent functional redundancy. This might indicate that CNTs play specific roles in the physiology of the cell beyond nucleoside salvage. Here, we addressed this possibility using adenoviral vectors to restore tumor cell expression of hCNT1 or a polymorphic variant (hCNT1S546P) lacking nucleoside translocation ability. We found that hCNT1 restoration in pancreatic cancer cells significantly altered cell-cycle progression and phosphorylation status of key signal-transducing kinases, promoted poly-(ADP ribose) polymerase hyperactivation and cell death, and reduced tumor growth and cell migration. Importantly, the translocation-defective transporter triggered these same effects on cell physiology. These data predict a novel and totally unexpected biological role for the nucleoside transporter protein hCNT1 that appears to be independent of its role as mediator of nucleoside uptake by cells, thereby suggesting a transceptor function. Cell Death & Disease Anastasis Stephanou Receiving Editor Cell Death & Disease 19th Apr 2013 Dr Perez-Torras Av/ Diagonal 643. Edif. Prevosti, Pl -1 Barcelona 08028 Spain RE: Manuscript CDDIS-13-0136R, 'CDDIS-13-0136R' Dear Dr Perez-Torras, It is a pleasure to inform you that your manuscript has been evaluated at the editorial level and has now been officially accepted for publication in Cell Death & Disease, pending you meet the following editorial requirements: 1) the list of the abbreviations is missing please include Could you send us the revised text as word file via e-mail and we will proceed and transfer the paper onto our typesetters. Please download, print, sign, and return the Licence to Publish Form using the link below. This must be returned via FAX to ++ 39 06 7259 6977 before your manuscript can be published:

Role of the cellular prion protein in oligodendrocyte precursor cell proliferation and differentiation in the developing and adult mouse CNS

There are numerous studies describing the signaling mechanisms that mediate oligodendrocyte precursor cell (OPC) proliferation and differentiation, although the contribution of the cellular prion protein (PrPc) to this process remains unclear. PrPc is a glycosyl-phosphatidylinositol (GPI)-anchored glycoprotein involved in diverse cellular processes during the development and maturation of the mammalian central nervous system (CNS). Here we describe how PrPc influences oligodendrocyte proliferation in the developing and adult CNS. OPCs that lack PrPc proliferate more vigorously at the expense of a delay in differentiation, which correlates with changes in the expression of oligodendrocyte lineage markers. In addition, numerous NG2-positive cells were observed in cortical regions of adult PrPc knockout mice, although no significant changes in myelination can be seen, probably due to the death of surplus cells.

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.

Desenvolupament d'hidrogels superficials que contenen motius d'adhesió cel·lular

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Departament d’Enginyeria Química del Massachusetts Institute of Technology entre abril i octubre del 2006. S’ha dissenyat i sintetitzat uns nous films polimèrics, amb aplicacions en l’àmbit de l’enginyeria de teixits, utilitzant la tècnica anomenada iCVD (initiated Chemical Vapor Deposition), prèviament desenvolupada pel grup receptor. Es tracta d’uns hidrogels superficials de gruix controlable, que incorporen un monòmer fluorat, el qual s’havia estudiat extensament en el grup d’origen. Aquest monòmer es caracteritza per reaccionar molt fàcilment amb pèptids, de manera que aquests queden units covalentment a la superfície. Diferents estratègies pel desenvolupament d’aquests copolímers han estat avaluades, tant des del punt de vista purament sintètic com de la pròpia aplicació. Les condicions de polimerització han estat optimitzades i els hidrogels s’han caracteritzat químicament per tècniques espectroscòpiques (FTIR, XPS), i físicament per angle de contacte i el·lipsometria. D’aquesta manera, s’ha estudiat la capacitat dels hidrogels d’absorbir aigua i alhora augmentar el seu gruix, depenent de la quantitat d’agent reticulant introduït i de la incorporació del nou monòmer. A continuació, s’han optimitzat les condicions de reacció d’aquestes superfícies amb pèptids que incorporen una molècula fluorescent, la qual permet detectar fàcilment per microscòpia de fluorescència si la reacció ha tingut lloc. Una vegada la plataforma ha estat posada a punt, s’han iniciat assajos cel·lulars tant amb fibroblasts embriònics de ratolí com amb cèl·lules humanes umbilicals. Els resultats preliminars suggereixen una morfologia diferent de les cèl·lules segons si es cultiven sobre films modificats amb pèptids que promouen l’adhesió cel·lular o sobre les seves seqüències permutades no actives. Però, el més interessant és que també s’han observat certes diferències depenent si els films contenen el component hidrogel o no, fet que suggeriria un paper actiu d’aquests noves superfícies en el comportament cel·lular.

Nano-electro-mechanical in dynamical cellular processes

Report for the scientific sojourn carried out at the Department of Structure and Constituents of Matter during 2007.The main focus of the work was on phenomena related to nano-electromechanical processes that take place on a cellular level. Additionally, it has also been performed independent work related to charge and energy transfer in bio molecules, energy transfer in coupled spin systems as well as electrodynamics of nonlinear metamaterials.

Análisis de una iniciativa estudiantil de investigación surgida en Criptogamia, una asignatura optativa de segundo ciclo de Biología = Analysis of a students’ research initiative originating in Cryptogamy, an elective course in the last two years of the Biology degree

Presentamos una experiencia exitosa de aprendizaje que partió de Criptogamia (asignatura optativa de segundo ciclo de Biología), que dio lugar a un proyecto de investigación gestionado por los propios alumnos. La iniciativa se consolidó estableciendo una Asociación de Estudiantes centrada en investigación y divulgación. En poco tiempo, los participantes han presentado comunicaciones científicas, y organizado actividades dirigidas a diversos públicos, dentro y fuera de la comunidad universitaria. Actualmente se plantea una colaboración multidisciplinar con otros organismos de investigación y la extensión de su ámbito de estudio. Abordamos su incidencia en el aprendizaje en varios aspectos: científico (técnicas específicas, rigor, búsqueda de información e interpretación de resultados), comunicativo (estructuración y presentación de la información obtenida, para diversos públicos), y organizativo, incluyendo el trabajo en equipo. Aunque de carácter espontáneo, esta experiencia muestra rasgos evaluables en cuanto a sus posibilidades para otras asignaturas. Analizamos las características y planteamiento de esta optativa, el perfil de sus alumnos, y el contexto universitario que la acoge. Detectamos como factores principales los aspectos participativos de la asignatura, la cohesión del grupo, el carácter voluntario de la implicación, los beneficios percibidos por los estudiantes, y la disponibilidad de recursos humanos (supervisión) y materiales (equipamiento y subvenciones).

Human biology: cibernética y biología humana en el nuevo discurso expositivo de la década de 1970

En este trabajo se explica cuáles fueron las estrategias utilizadas y los resultados obtenidos en la primera exposición del nuevo esquema museográfico del Museo de Historia Natural de Londres, concebido por Roger Miles, Jefe del Departamento de Servicios Públicos de esa prestigiada institución. Esta iniciativa pretendía atraer a un mayor número de visitantes a partir de exposiciones basadas en modelos y módulos interactivos que relegaban a los objetos de las colecciones a un segundo plano. La exposición se tituló Human Biology y fue inaugurada el 24 de mayo de 1977. El tema de la exposición fue la biología humana, pero como se argumenta en este trabajo, Human Biology sirvió también como medio para legitimar el discurso modernizador de la biología humana, en tanto disciplina más rigurosa por las herramientas y técnicas más precisas que las utilizadas por la antropología física tradicional. Se buscaba también generar una audiencia para reforzar el campo interdisciplinario de la ciencia cognitiva y en particular la inteligencia artificial. El equipo de asesores científicos de la exposición contó entre sus miembros con personalidades que jugaron un papel protagónico en el desarrollo de esas disciplinas, y necesitaban demostrar su validez y utilidad ante los no especialistas y el público en general.