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.

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.

Utilització de plantes d'Arabidopsis thaliana mutants de CK2 per a l'establiment de línies cel·lulars i per a l'estudi de la implicació de la CK2 en l'estructuració de la cromatina

La proteïna CK2 és una Ser/Thr fosfotransferasa evolutivament conservada. Està formada per dues subunitats diferents, α (catalítica) i β (reguladora), que s’associen en un complex heterotetramèric (α2β2). L’activitat d’aquest enzim està regulada per varis mecanismes que la modulen diferencialment en funció del substrat, entre ells, la localització subcel·lular de les diferents subunitats. A partir de plantes transgèniques que contenen les subunitats de CK2 fusionades a una proteïna fluorescent (GFP o YFP) hem establert línies cel·lulars que permetran analitzar, en treballs futurs, els canvis de localització subcel·lular de les subunitats de CK2 provocats per diferents estímuls. La CK2 intervé en un gran nombre de processos cel·lulars, entre d’altres, metabolisme, transport a nucli, control del cicle cel·lular i reparació del DNA. Amb la finalitat d’estudiar el paper de la CK2 en el desenvolupament de les plantes, membres del grup van generar un mutant dominant negatiu per transformació estable de plantes d’Arabidopsis thaliana. Estudis previs mostraven que la pèrdua d’activitat CK2 en aquestes plantes provocava una alteració de l’activitat mitòtica i un bloqueig del cicle cel·lular. Els resultats obtinguts en aquest treball indiquen que aquests fenotips podrien ser conseqüència de la implicació de la CK2 en processos d’estructuració de la cromatina.

Regulación de la movilidad celular por Profilina 1

Mi proyecto de tesis se basaba en el estudio del papel de profilina 1 en la formación de lamelas, para ello generamos una proteína recombinante y transducible, con el objetivo de poder modificar los niveles endógenos de profilina. Objetivos: i-caracterización bioquímica los tres sitios de union conocidos de la proteína de transducción, el sitio de unión a fosfo-inocitoles (PIP), el de unión a actina (Ac) y el de unión a poli-prolinas (PLP). ii-estudio de la polimerización in-vitro de actina - PTD4-Profilina1 iii-estudio de las proteínas componentes de lamelas inducidas por PTD4-Profilina1. Plan de trabajo: i-Para comprobar la funcionalidad los 3 sitios de unión fueron necesarias las primeras 6 semanas, ya que en primer lugar había que expresar y purificar el peptido Srv2, necesario para el ensayo de PLP. En segundo lugar, se obtuvieron los datos de las concentraciones adecuadas de lípidos para el ensayo de fosfo-inocitoles y por ultimo, se purifico la actina necesaria para el ensayo de unión a actina. Una vez establecida la funcionalidad de la proteína, se procedió a: ii-el estudio de polimerización in-vitro, que llevo 2 semanas. Demostrando que in-vitro era capaz de inhibir la polimerización de una manera similar a la endógena. Una vez terminados estos ensayos, se procedio a: iii-la caracterización inmunohistoquímica de las proteínas componentes de la lamela que fue llevado a cabo en 4 semanas. Para ello se usaron anticuerpos contra: alfa-actinina, talina, vinculina, ENA/Vasp y paxillina. Conclusiones: i-las propiedades bioquímicas de la PTD4-Profilina1 son similares a las de la profilina endógena. ii-los estudios de polimerización indican que la polimerización se produce de manera similar a la endogena. iii-los ensayos de inmunohistoquímica sugieren que, talina esta ausente y que las demás están presentes aunque en menor concentración y con otra distribución comparadas con los controles.

Microdiálisis cerebral de alta resolución: Estudio del perfil funcional y estructural de las membranas de 100 kDa

La microdiàlisi és una tècnica de neuromonitoratge que permet el mostreig continu del contingut molecular i iònic de l’espai intersticial cerebral. Aquesta tècnica es basa en la implantació d’un catèter en el parènquima cerebral humà de manera mínimament invasiva. Actualment, la microdiàlisi s’ha implantat de manera rutinària en moltes unitats de cures intensives pel neuromonitoratge de pacients amb lesions cerebrals agudes. No obstant, l’estudi in vivo del perfil temporal del proteoma en aquestes lesions i la correcta avaluació de la concentració de les molècules d’interès en el líquid extracel•lular cerebral requereix la determinació prèvia in vitro del percentatge de recuperació relativa de les proteïnes d’estudi.

Desenvolupament d’un nou model murí humanitzat de pemfigoide ampul•lar obtingut a partir de cèl•lules mare humanes fol·liculars

Resum: El pemfigoid ampul•lar és una malaltia cutània autoimmune. La majoria dels pacients presenten autoanticossos contra proteïnes de la membrana basal de la pell, concretament en contra de la col·làgena XVII, específicament envers el epítop immunodominant, l’NC16A. La patogenicitat dels anticossos ha estat demostrada mitjançant experiments in vitro i in vivo. L’escassa homologia existent entre l’NC16A i el seu homòleg murí (NC14A), ha dificultat l’el·laboració de models animals d’aquesta malaltia. En aquest treball demostrem que el sèrum de pacients amb pemfigoid ampul•lar produeix separació dermo-epidèrmica en pell de ratolí humanitzada obtinguda a partir de cèl•lules mare humanes del provinents fol·licle pil·lós

Desenvolupament d'eines d'alta ressolució per al cribatge (screening) de l'activitat de fàrmacs

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Satandford University, EEUU, entre 2007 i 2009. Els darrers anys, hi ha hagut un avanç espectacular en la tecnologia aplicada a l’anàlisi del genoma i del proteoma (microarrays, PCR quantitativa real time, electroforesis dos dimensions, espectroscòpia de masses, etc.) permetent la resolució de mostres complexes i la detecció quantitativa de diferents gens i proteïnes en un sol experiment. A més a més, la seva importància radica en la capacitat d’identificar potencials dianes terapèutiques i possibles fàrmacs, així com la seva aplicació en el disseny i desenvolupament de noves eines de diagnòstic. L’aplicabilitat de les tècniques actuals, però, està limitada al nivell al que el teixit pot ser disseccionat. Si bé donen valuosa informació sobre expressió de gens i proteïnes implicades en una malaltia o en resposta a un fàrmac per exemple, en cap cas, s’obté una informació in situ ni es pot obtenir informació espacial o una resolució temporal, així com tampoc s’obté informació de sistemes in vivo. L’objectiu d’aquest projecte és desenvolupar i validar un nou microscopi, d’alta resolució, ultrasensible i de fàcil ús, que permeti tant la detecció de metabòlits, gens o proteïnes a la cèl•lula viva en temps real com l’estudi de la seva funció. Obtenint així una descripció detallada de les interaccions entre proteïnes/gens que es donen dins la cèl•lula. Aquest microscopi serà un instrument sensible, selectiu, ràpid, robust, automatitzat i de cost moderat que realitzarà processos de cribatge d’alt rendiment (High throughput screening) genètics, mèdics, químics i farmacèutics (per aplicacions diagnòstiques i de identificació i selecció de compostos actius) de manera més eficient. Per poder realitzar aquest objectius el microscopi farà ús de les més noves tecnologies: 1)la microscopia òptica i d’imatge, per millorar la visualització espaial i la sensibilitat de l’imatge; 2) la utilització de nous mètodes de detecció incloent els més moderns avanços en nanopartícules; 3) la creació de mètodes informàtics per adquirir, emmagatzemar i processar les imatges obtingudes.

Valoración geriátrica y factores pronósticos de mortalidad en la neumonía del anciano

Estudi de la relació entre les variables incloses a la valoració geriàtrica integral amb mortalitat als pacients ancians ingressats amb el diagnòstic de pneumònia extrahospitalària. Es va estudiar la situació funcional prèvia (índex de Barthel (IBp) i índex de Lawton), la situació funcional a l'ingrés (índex de barthel (IBi)) i pèrdua funcional [(IBp-IBi/IBp) x 100], situació cognitiva (test de Pfeiffer), comorbilitat (índex de Charlson), estat nutricional (determinació de proteïnes i albúmina) així com la presència prèvia a l'ingrés de les síndromes geriàtriques d'immobilitat, úlceres per pressió (UPP) i deteriorament cognitiu i l'aparició durant l'ingrés d'immobilitat, UPP i síndrome confusional aguda.

La millor comprensió del desenvolupament cardíac i el dany cel•lular en els miòcits ajudarà a definir dianes terapèutiques

En el cor embrional, la senyalització de mort cel•lular apoptòtica iniciada per receptors de mort i les caspases executores 3 i 7 exerceixen un paper important durant el desenvolupament cardíac no relacionat amb la mort cel•lular, i posteriorment són silenciats en l’adult, on les vies independents de caspases estan implicades en la mort cel•lular patològica. Resultats previs del nostre grup han contribuït a entendre com es regula i silencia en el cor l’expressió dels gens de la via apoptòtica depenent de caspases durant el desenvolupament; a més, resultats no publicats demostren que les caspases regulen el procés d’expressió de gens en el cor i, contràriament a la maquinària depenent de caspases, TatD, una nucleasa, ’expressa abundantment al cor postnatal. Es desconeixen les funcions de la senyalització apoptòtica durant el desenvolupament cardíac, tot i que són essencials per al desenvolupament, a més, la senyalització independent de caspases implicada al dany cel•lular en els miòcits només es coneix parcialment, el nostre objectiu és contribuir al coneixement d’ambdós fenòmens. Creiem que les caspases podrien processar proteïnes reguladores de l’expressió de gens musculars alterant la seva activitat, mentre que TatD té un paper rellevant en el dany cel•lular però també en la funció cardíaca normal. Volem caracteritzar la contribució de les caspases 3 i 7 en el desenvolupament cardíac, utilitzant models in vivo (estem finalitzant els creuaments necessaris per a disposar dels animals amb el genotip desitjat) i in vitro (pràcticament hem preparat tot el material i hem optimitzat els protocols per a tirar-ho endavant). També volem caracteritzar la funció de TatD durant el desenvolupament i fisiologia del cor i conèixer-ne la seva funció utilitzant models in vitro i in vivo.

Funcions de les molècules associades a la mielina i la proteïna priònica cel•lular (PrPc) en neurodegeneració (Malaltia d’Alzheimer) i neuroinflamació (Esclerosi Múltiple)

Les proteïnes associades a la mielina (MAIS), Nogo-A, MAG i OMgp, són molècules que presenten una capacitat inhibitòria molt important per el recreixement axonal i la neuroreparació després de lesió. No obstant des de fa anys les seves funcions han estat ampliades i s’han involucrat en diferents processos degeneratius del sistema nerviós o en processos neuroinflamatoris del sistema nerviós central i el perifèric com ara l'Escleresi Múltiple (MS). La base neurobiològica d’indicadors moleculars que són responsables del dany axonal en MS segueixen sense estar plenament descrits. Recentment s’ha publicat que el mecanisme de senyalització Nogo-A pot regir els primers canvis de la desmielinització immunomediada del sistema nerviós central en el model animal de MS, l’encefalomielitis autoimmune experimental (EAE). De la mateixa forma la proteïna priònica cel•lular és una proteïna que s’ha associat majoritàriament a malalties espongiformes, però que recentment s’ha vinculat (no sense controvèrsia) amb la seva possible relació amb la Malaltia d'Alzheimer (AD), ja que seria capaç de reclutar els oligòmers d’Aβ (ADDLs), els quals correlacionen millor amb el grau de demència, i amb els que interacciona directament, actuant així com un possible mediador de la fosforilació de tau en la malaltia. No obstant, les funcions de les MAIS i de la PrPc en aquests models de la malaltia no estan clarament definits i, per altra banda, es desconeixen els mecanismes de senyalització implicats, no descartant de forma clara el component neural i l’immune.

Paper de la quinasa IKKalpha al càncer colorectal

Prèviament havíem identificat la presència d’una forma de l’IKKα de 45kD que s’expressa específicament en el nucli de les cèl.lules de cancer colorectal. A més havíem demostrat que aquesta forma estava fosforilada la qual cosa suggereix que es tracta d’una forma activa d’IKKa. Un dels objectius que ens varem plantejar va ser determinar el mecanisme per el qual es generava aquesta forma de la quinasa. Mitjançant eines bioinformàtiques hem identificat possibles llocs de processament proteolític en la seqüència d’IKKα que podrien ser responsables de generar el fragment de 45kD present en les cèl.lules tumorals. Després, hem demostrat que les proteases identificades in silico són capaces de processar IKKa in vitro, específicament en els llocs predits. S’ha pogut constatar, mitjançant la mutació dels possibles llocs de processament, que només un dels llocs identificats bioinformàticament corresponent a Cathepsin B/L era funcional in vitro, mentre que els altres llocs predits no ho eren. D’igual manera, l’expressió ectòpica de la Cathepsin B o L és capaç de produïr el processament d’IKKα. Pel contrari, la inhibició de l’activitat de la proteasa mitjançant inhibidors específics és capaç de bloquejar el processament d’IKKa en cèl.lules tumorals. Finalment, hem demostrat que els nivells de la Cathepsin B i L, proteases identificades com a responsables de processar IKKa es troben sobre-expressades en la majoria de les mostres humanes de càncer de colon analitzades comparat amb el teixit normal adjacent del mateixos pacients.

Variables asociadas a necrosis pancreática en pacientes con Pancreatitis Aguda Grave.

Hem fet un estudi retrospectiu de 73 adults amb pancreatitis aguda greu recollint variables analítiques i radiològiques a l'ingrés i a les 48h i relacionant-les amb l'existència de necrosi pancreàtica a la TC. Les variables relacionades amb la necrosi van ser: edat, leucòcits, VSG, TP, INR, glucèmia, urea, creatinina, proteïnes, albúmina, LDH, calci, PCR i presència de vessament pleural a la Rx. D'aquestes, el vessament pleural a l'ingrés i la hipoalbuminemia, les xifres altes de LDH i PCR a les 48 hores es van relacionar significativament, la qual cosa permet identificar pacients amb major risc en els quals instaurar mesures precoces