Exploring unfrequent events with accelerated molecular dynamics simulations: from photochemistry to drug design

La meva incorporació al grup de recerca del Prof. McCammon (University of California San Diego) en qualitat d’investigador post doctoral amb una beca Beatriu de Pinós, va tenir lloc el passat 1 de desembre de 2010; on vaig dur a terme les meves tasques de recerca fins al darrer 1 d’abril de 2012. El Prof. McCammon és un referent mundial en l’aplicació de simulacions de dinàmica molecular (MD) en sistemes biològics d’interès humà. La contribució més important del Prof. McCammon en la simulació de sistemes biològics és el desenvolupament del mètode de dinàmiques moleculars accelerades (AMD). Les simulacions MD convencionals, les quals estan limitades a l’escala de temps del nanosegon (~10-9s), no son adients per l’estudi de sistemes biològics rellevants a escales de temps mes llargues (μs, ms...). AMD permet explorar fenòmens moleculars poc freqüents però que son clau per l’enteniment de molts sistemes biològics; fenòmens que no podrien ser observats d’un altre manera. Durant la meva estada a la “University of California San Diego”, vaig treballar en diferent aplicacions de les simulacions AMD, incloent fotoquímica i disseny de fàrmacs per ordinador. Concretament, primer vaig desenvolupar amb èxit una combinació dels mètodes AMD i simulacions Car-Parrinello per millorar l’exploració de camins de desactivació (interseccions còniques) en reaccions químiques fotoactivades. En segon lloc, vaig aplicar tècniques estadístiques (Replica Exchange) amb AMD en la descripció d’interaccions proteïna-lligand. Finalment, vaig dur a terme un estudi de disseny de fàrmacs per ordinador en la proteïna-G Rho (involucrada en el desenvolupament de càncer humà) combinant anàlisis estructurals i simulacions AMD. Els projectes en els quals he participat han estat publicats (o estan encara en procés de revisió) en diferents revistes científiques, i han estat presentats en diferents congressos internacionals. La memòria inclosa a continuació conté més detalls de cada projecte esmentat.

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.

Estabilitat i diagènesis dels fitòlits de silici en els jaciments arqueològics

Estudi realitzat a partir d’una estada al Kimmel Center for Archaeological Research, Israel, entre 2010 i 2012. Els fitòlits són un dels components principals dels sediments arqueològics. Són relativament estables i menys propensos a la degradació biològica que altres restes vegetals, però també poden ser afectats per la diagènesis. Per entendre com la diagènesis afecta als fitòlits hem desenvolupat una aproximació experimental utilitzant solucions alcalines per determinar l’estabilitat individual de fitòlits fòssils i moderns. L’experimentació ha estat completada amb un estudi de camp a Izbet Sartah. Els resultats mostren com la diagènesis canvia la composició dels conjunts de fitòlits, i per tant afecta la interpretació arqueològica. Conseqüentment, hem desenvolupat un mètode per determinar l’estat de preservació dels fitòlits en els jaciments arqueològics. L’experimentació mostra com els fitòlits moderns són més solubles que els fitòlits fòssils. Tant els fitòlits fòssils com els moderns són menys estables si són cremats. No totes les morfologies es preserven igual, indicant així que hi ha unes morfologies més estables que unes altres. Els fitòlits amb decoracions delicades, especialment aquells formats a la inflorescència de gramínies, són més propensos a la dissolució que els de les fulles. L’avaluació de l’estat de preservació dels fitòlits en jaciments arqueològics es pot realitzar utilitzant un conjunt de tècniques com ara: l’Index de Variació de Fitòlits, el mètode de dissolució ràpida, la identificació de morfologies delicades i la utilització del FTIR. Proposem que la diagènesis dels fitòlits depèn directament de la quantitat inicial de fitòlits en els sediments, la velocitat de sedimentació, i la presència o absència de fitòlits i plantes modernes en l’àrea estudiada. Els resultats d’aquesta investigació han estat publicats en dos articles afegits al final de l’informe (Cabanes et al., 2011 i Cabanes et al., in press), presentats en congressos internacionals i utilitzats indirectament en altres investigacions.

Mòdul d'autenticació SAML2 per a Dokuwiki

En el projecte s'elabora un mòdul que permet l'autenticació federada de wikis amb un proveïdor d'identitat SAML 2.0. L'aplicació utilitzada per la gestió de les wikis és Dokuwiki i la llibreria utilitzada per aconseguir wikis federades en el protocol SAML 2.0 és simpleSAMLphp. El mòdul permet integrar Dokuwiki i simpleSAMLphp de manera que els usuaris no s'autentiquen en Dokuwiki sinò en el proveïdor d'identitat (IdP). El protocol SAML2 és un mètode d'autenticació Single Sign-On en què Dokuwiki demana autenticació al proveïdor d'identitat (IdP) mitjançant un proveïdor de servei (SP), que també està integrat en simpleSAMLphp. El mòdul es prova en tres situacions: I) El proveïdor d'identitat és extern, Feide OpenIdP. II) El proveïdor d'identitat és local i la font d'autenticació és estàtica. III) El proveïdor d'identitat és local i la font d'autenticació és un servidor OpenLDAP.

Identificació de marcadors biològics amb potencial per a l’optimització sensorial i tecnològica de la carn de porc i pernil curat

L’aplicació de tecnologies innovadores per a l’anàlisi de la qualitat (proteòmica) i per al processat de productes carnis (envasament actiu i altes pressions hidrostàtiques) amb la finalitat d’optimitzar la qualitat i la seguretat de productes carnis llestos per al consum fou evaluat. Els resultats obtinguts amb l’anàlisi proteòmic van permetre la detecció de pèptids/ proteïnes candidats a marcadors proteics de la qualitat dels lloms i dels pernils. La detecció d’aquests marcadors a la matèria primera (llom i pernil fresc) ajudaria a predir la qualitat final dels productes carnis processats (llom cuit i pernil curat), i proporcionaria una eina per al control de la qualitat de la carn de porc. No obstant, la validació del paper d’aquestes proteïnes a la qualitat final dels productes carnis és necessària abans de poder-los considerar marcadors proteics. Per altra banda, es va estudiar la possiblitat de millorar la seguretat alimentària de llonganissa sense sal afegida obtinguda amb el procés QDS® process a través l’ús de tecnologies innovadores (envasament actiu i altes pressions hidrostàtiques). La llonganissa sense sal afegida no va permetre el creixement de L. monocytogenes. No obstant, el patogen seria capaç de sobreviure durant la vida útil del producte en cas de recontaminació. L’envasament antimicrobià amb la inclusió de nisina com a antimicrobià natural es pot considerar un mètode efectiu per a millorar la seguretat de la llonganissa estudiada. L. monocytogenes va sobreviure al tractament d’alta pressió hidrostàtica (600 MPa, 5 min, 12ºC) gràcies a les característiques del producte de baixa activitat d’aigua i presència de lactat a la seva formulació. Per aquest motiu, la APH no es consideraria un tractament apropiat per a reduir la presència de L. monocytogenes en aquest tipus de producte.

Nanostructuració d'òxids mitjançant mètodes de solució química avançats i nanolitografia tova

Un dels reptes tecnològics més importants del segle XXI és el desenvolupament i organització de materials funcionals a escala nanomètrica ja que permet modificar-ne les propietats fonamentals i generar-ne de noves. En el cas dels òxids complexos aquesta tecnologia ha generat grans perspectives en diferents àrees d’estudi perquè presenten propietats molt interessants com la magnetoresistència colossal, superconductivitat o multiferroicitat. En particular, en l’òxid complex superconductor YBa2Cu3O7 (YBCO) s’ha demostrat que la formació de capes superconductores sobre plantilles nanoestructurades o bé la formació de nanocompostos en una matriu superconductora permet millorar de manera espectacular les seves propietats (corrent crític). Aquests resultats introduiran canvis paradigmàtics en la tecnologia de l’energia elèctrica (cables, motors, generadors) i en totes aquelles aplicacions que requereixin camps magnètics intensos. Ara bé, cal aconseguir-ho mitjançant tècniques de baix cost i que permetin un fàcil escalat. Durant els 4 mesos que s’ha disfrutat de l’ajut BP s’han preparat amb èxit noves capes primes superconductores nanoestructurades mitjançant la introducció d’una fase secundària nanomètrica complexa, Ba2YTaO6 (BYTO), dins la matriu d’YBCO pel mètode de baix cost de deposició de solucions químiques. Aquesta nova composició ha donat lloc a un augment significatiu de les propietats superconductores comparat amb la fase tradicional d’YBCO i per tant tenen gran potencial per fabricar futures cintes superconductores.

Auditoria ètica en un centre d’atenció gerontològica per a gent gran amb dependència

L’ atenció a les persones grans en un establiment residencial ha experimentat una evolució important en els darrers anys: hem passat de l’atenció per beneficència dels ‘asils’ (marcada per un model clarament assistencialista, on l’usuari era un receptor passiu del servei) a l’atenció gerontològica integral (marcada per un model professionalitzat de servei, on l’usuari esdevé un consumidor actiu informat). Hi ha força acord que aquesta maduresa i professionalització ha de tenir en compte els aspectes ètics en l’atenció a la gent gran amb dependència, tant pel que fa a l’ètica assistencial pròpiament dita com a l’ètica de l’organització. Així, l’ètica esdevé un aspecte més a gestionar en aquestes organitzacions. Això requereix planificar com abordar els aspectes ètics en la dinàmica de l’organització, desenvolupar el treball planificat, avaluar els resultats i introduir millores a partir dels resultats obtinguts. En primer lloc hem de tenir identificats els temes ètics a contemplar en un centre gerontològic, que són diferents dels que es puguin plantejar en un centre sanitari, o en un centre educatiu, per exemple. Tot això, però, requereix un mètode i uns elements de mesura. Seria útil poder confeccionar una mena de radiografia de l’organització amb identificació del grau d’assoliment dels aspectes ètics. Es fa necessari disposar d’un instrument per mesurar la qualitat ètica en una residència. Una eina per assolir-ho seria l’auditoria ètica. Caldria disposar d’un model d’auditoria ètica adaptat a les necessitats d’un centre gerontològic d’atenció a persones grans amb dependència (popularment conegut per una ‘residència d’avis’). En aquest treball em proposo els següents objectius: 2.1.- Recerca documental per identificar sistemes d’auditoria ètica específics per a residències de gent gran; 2.2.- Si n’existeixen, fer una anàlisi i comparació dels diferents sistemes trobats, amb el punts forts i punts febles de cadascun d’ells i 2.3.- Valorar la seva idoneïtat en una residència per a gent gran

Multiuser detection in a dynamic environment — Part II: Joint user identification and parameter estimation

The problem of jointly estimating the number, the identities, and the data of active users in a time-varying multiuser environment was examined in a companion paper (IEEE Trans. Information Theory, vol. 53, no. 9, September 2007), at whose core was the use of the theory of finite random sets on countable spaces. Here we extend that theory to encompass the more general problem of estimating unknown continuous parameters of the active-user signals. This problem is solved here by applying the theory of random finite sets constructed on hybrid spaces. We doso deriving Bayesian recursions that describe the evolution withtime of a posteriori densities of the unknown parameters and data.Unlike in the above cited paper, wherein one could evaluate theexact multiuser set posterior density, here the continuous-parameter Bayesian recursions do not admit closed-form expressions. To circumvent this difficulty, we develop numerical approximationsfor the receivers that are based on Sequential Monte Carlo (SMC)methods (“particle filtering”). Simulation results, referring to acode-divisin multiple-access (CDMA) system, are presented toillustrate the theory.

Prioridades estratégicas en salud laboral desde el punto de vista de los profesionales. Aportaciones para la elaboración de la Estrategia Española en materia de Salud y Seguridad en el Trabajo.

El objetivo del presente estudio es elaborar propuestas para la mejora delsistema preventivo, basadas en criterios profesionales, con la pretensión derealizar una aportación a la Estrategia Española en materia de Salud y Seguridaden el Trabajo desde el ámbito científico-técnico. Para ello se ha llevado a caboun proceso interactivo de consulta en dos etapas siguiendo el método Delphi, enel que han participado 181 profesionales. El cuestionario que se ha utilizadocontenía 82 propuestas, recopiladas a partir de grupos de expertos previamenteconstituidos. El objetivo estratégico que ha obtenido un mayor respaldo ha sidoel de fomentar el compromiso y la responsabilidad empresarial en materia deprevención. Las principales acciones de mejora acordadas se refieren aintervenciones sobre problemáticas de riesgo específicas como lasubcontratación, a mejoras en el conocimiento sobre las enfermedadesprofesionales y a la evaluación de la calidad de los servicios de prevención.

La meiosi

La unitat didàctica s’inicia amb una seqüència per emfatitzar la importància del llenguatge en ciències, contextualitzada en el desxiframent dels jeroglífics egipcis i en el mètode hipotètic-deductiu que s’utilitzà per a desxifrar-los. Aquest, serà el fil conductor per introduir la meiosi, ara emmarcada en un cas de Síndrome de Down, determinat en el cariotip de l’embrió d’una parella que rep el diagnòstic prenatal d’un equip investigador. Amb activitats proposades durant les sis sessions l’alumne haurà d’ aprendre a identificar evidències, a justificar proves a partir de continguts teòrics, i a formular hipòtesis a partir d’un cas; a explicitar el procés amb recursos simbòlics i visuals; a comprendre’n la funcionalitat i a caracteritzar-ne les fases. S’utilitzen eines de regulació tals com el treball cooperatiu i la coavaluació, així com pautes i bases d’orientació. També es treballen les idees prèvies i l’atenció a la diversitat present a l’aula.

Diseño, implementación y evaluación de un juego educativo basado en puzles con scaffolding orientado a la programación

Existe una falta de interés por parte de los estudiantes en el área de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) que se ve reflejada en el descenso de las matriculaciones en este ámbito. El uso de metodologías de aprendizaje basadas en el Constructivismo combinadas con tecnología software, se ha observado que es una buena solución para afrontar dicha falta de interés. Sin embargo, actualmente no existen aplicaciones software que implementen estas metodologías pedagógicas y que proporcionen a los estudiantes los mecanismos de ayuda necesarios (Scaffolding) para darles soporte durante el aprendizaje de conceptos TIC. Una posible solución a este problema es el uso de juegos educativos, los cuáles implementarán técnicas de Scaffolding que den el soporte necesario al estudiante para alcanzarlos objetivos de aprendizaje fijados. Por tanto, en este proyecto se diseñará e implementará un juego educativo basado en puzles orientado a la Programación que estará basado en un método aprendizaje basado en el Constructivismo en el que el estudiante construye su propio conocimiento. Una vez implementado, será evaluado en un centro escolar por parte deestudiantes de últimos cursos de ESO o Bachillerato.

Buidatge automàtic i manual dels mateixos textos: convergències i divergències

Quan es va plantejar aquest treball, a l’Observatori de Neologia s’havia substituït el buidatge manual de textos per un de semiautomàtic. No s’havia realitzat cap estudi contrastiu entre ambdues metodologies, i els resultats presentats en aquest projecte donen resposta a les limitacions de cada mètode i llur aportacions.

L' Anàlisi estilística per atribuir l'autoria

Aquest treball proposa un nou mètode per la comparació forense de textos escrits en les xarxes socials mitjançant l’anàlisi estilística. Es basa en l’anàlisi de cinc autors en què es van definir les variables estilístiques i es va determinar el seu poder discriminant tant en la variació intra-escriptor com inter-escriptor.

Aprenentatge automàtic de classes sintàctiques verbals

Aquest treball descriu una metodologia per classificar els verbs en català segons el seu comportament sintàctic. L’objectiu és adquirir un nombre reduït de classes bàsiques amb una precisió alta fent servir pocs recursos. Obtenir informació sobre classe sintàctica és un procés llarg i costós, però útil per a moltes tasques de PLN. Presentem com obtenir aquesta informació fent servir només un corpus amb anotació de categoria morfològica. Hem explorat tant tècniques supervisades com no supervisades. Primer presentem els experiments que fan servir un mètode supervisat per distingir automàticament entre verbs transitius i intransitius. El nostre sistema té una taxa d’error del 4,65%. Pel que fa als mètodes no supervisats (clustering), presentem dos experiments. El primer pretén classificar els verbs en transitius, intransitius i verbs que alternen amb la partícula se. El segon experiment té per objectiu fer una subclassificació entre intransitius purs i preposicional. Els resultats són uns coeficients-F de 0.84 i 0.88, respectivament.

Sebastià Juan Arbó, autotraductor: de terres de l'Ebre (1932) a Tierras del Ebro (1940)

Sebastià Juan Arbó (1902-1984) era un escriptor en llengua catalana fins a la Guerra Civil espanyola. Arran del desenllaç de la guerra, Arbó va esdevenir un escriptor tant en llengua catalana com en llengua castellana. Aquest pas d’una llengua a una altra va tenir un pas intermedi: l’autotraducció. A partir de la seva primera autotraducció al castellà (Tierras del Ebro, 1940), Sebastià Juan Arbó es va introduir en les lletres castellanes. Aquesta tasca autotraductora, que encetà el 1940, no l’abandonà en la resta de la seva obra catalana i mai no l’exercí en la seva obra escrita originalment en llengua castellana.Amb aquest treball de recerca es vol establir, en primer lloc, un mètode d’anàlisi per a l’autotraducció de Terres de l’Ebre, de Sebastià Juan Arbó, que pugui ser exportable a l’anàlisi d’altres autotraduccions, i, en segon lloc, analitzar un fragment de les primeres edicions en català (1932) i castellà (1940) de Terres de l’Ebre, que permeti reconèixer-hi les tendències autotraductores de Sebastià Juan Arbó.