Desulfovibrio gigas ferredoxin II: redox structural modulation of the [3Fe–4S] cluster

J Biol Inorg Chem (2006) 11: 307–315 DOI 10.1007/s00775-005-0077-2

Bioengineering of Lactococcus lactis through modulation of its major glucose transporter

Dissertation to obtain the Master Degree in Biotechnology

Ocular Pulse Amplitude and Doppler Waveform Analysis in Glaucoma Patients

PURPOSE: To determine the correlation between ocular blood flow velocities and ocular pulse amplitude (OPA) in glaucoma patients using colour Doppler imaging (CDI) waveform analysis. METHOD: A prospective, observer-masked, case-control study was performed. OPA and blood flow variables from central retinal artery and vein (CRA, CRV), nasal and temporal short posterior ciliary arteries (NPCA, TPCA) and ophthalmic artery (OA) were obtained through dynamic contour tonometry and CDI, respectively. Univariate and multiple regression analyses were performed to explore the correlations between OPA and retrobulbar CDI waveform and systemic cardiovascular parameters (blood pressure, blood pressure amplitude, mean ocular perfusion pressure and peripheral pulse). RESULTS: One hundred and ninety-two patients were included [healthy controls: 55; primary open-angle glaucoma (POAG): 74; normal-tension glaucoma (NTG): 63]. OPA was statistically different between groups (Healthy: 3.17 ± 1.2 mmHg; NTG: 2.58 ± 1.2 mmHg; POAG: 2.60 ± 1.1 mmHg; p < 0.01), but not between the glaucoma groups (p = 0.60). Multiple regression models to explain OPA variance were made for each cohort (healthy: p < 0.001, r = 0.605; NTG: p = 0.003, r = 0.372; POAG: p < 0.001, r = 0.412). OPA was independently associated with retrobulbar CDI parameters in the healthy subjects and POAG patients (healthy CRV resistance index: β = 3.37, CI: 0.16-6.59; healthy NPCA mean systolic/diastolic velocity ratio: β = 1.34, CI: 0.52-2.15; POAG TPCA mean systolic velocity: β = 0.14, CI 0.05-0.23). OPA in the NTG group was associated with diastolic blood pressure and pulse rate (β = -0.04, CI: -0.06 to -0.01; β = -0.04, CI: -0.06 to -0.001, respectively). CONCLUSIONS: Vascular-related models provide a better explanation to OPA variance in healthy individuals than in glaucoma patients. The variables that influence OPA seem to be different in healthy, POAG and NTG patients.

Schistosoma mansoni in mice: modulation of granulomatous response after reinfection and chemotherapeutic treatment

Mice previously infected with Schistosoma mansoni, and cured by specific treatment (400mg/kg oxamniquine, p. o.) in the chronic phase of the disease, were reinfected 20 days after treatment to assess their capacityfor modulation ofthe granulomatous response. Histopathologic examination of the animals ' liver, at 60 days after reinfection, evidenced the presence of typical granulomas of the chronic phase in most animals. This infer that the capacity for modulation of the granulomatous response had been maintained, thus preventing a new acute phase of the disease. Conversely, a group of previously infected mice, untreated and submitted to reinfection, showed reactivation of the granulomatous response in 50% of the animals. The possible implications of these findings in human schistosomiasis mansoni are discussed.

Modulation of α-synuclein aggregation and toxicity

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Quadrature generators based on ring oscillators and shift registers

Quadrature oscillators are key elements in modern radio frequency (RF) transceivers and very useful nowadays in wireless communications, since they can provide: low quadrature error, low phase-noise, and wide tuning range (useful to cover several bands). RC oscillators can be fully integrated without the need of external components (external high Q-inductors), optimizing area, cost, and power consumption. The conventional structure of ring oscillator offers poor frequency stability and phasenoise, low quality factor (Q), and besides being vulnerable to process, voltage and temperature (PVT) variations, its performance degrades as the frequency of operation increases. This thesis is devoted to quadrature oscillators and presents a detailed comparative study of ring oscillator and shift register (SR) approaches. It is shown that in SRs both phase-noise and phase error are reduced, while ring oscillators have the advantage of occupying less area and less consumption due to the reduced number of components in the circuit. Thus, although ring oscillators are more suitable for biomedical applications, SRs are more appropriate for wireless applications, especially when specification requirements are more stringent and demanding. The first architecture studied consists in a simple CMOS ring oscillator employing an odd number of static single-ended inverters as delay cells. Subsequently, the quadrature 4-stage ring oscillator concept is shown and post-layout simulations are presented. The 3 and 4-phase single-frequency local oscillator (LO) generators employing SRs are presented, the latter with 50% and 25% duty-cycles. The circuits operate at 600 MHz and 900 MHz, and were designed in a 130 nm standard CMOS technology with a voltage supply of 1.2 V.

Development and modulation of magnetic responsive supported ionic liquid membranes

The work presented in this thesis aims at developing a new separation process based on the application of supported magnetic ionic liquid membranes, SMILMs, using magnetic ionic liquids, MILs. MILs have attracted growing interest due to their ability to change their physicochemical characteristics when exposed to variable magnetic field conditions. The magnetic responsive behavior of MILs is thus expected to contribute for the development of more efficient separation processes, such as supported liquid membranes, where MILs may be used as a selective carrier. Driven by the MILs behavior, these membranes are expected to switch reversibly their permeability and selectivity by in situ and non-invasive adjustment of the conditions (e.g. intensity, direction vector and uniformity) of an external applied magnetic field. The development of these magnetic responsive membrane processes were anticipated by studies, performed along the first stage of this PhD work, aiming at getting a deep knowledge on the influence of magnetic field on MILs properties. The influence of the magnetic field on the molecular dynamics and structural rearrangement of MILs ionic network was assessed through a 1H-NMR technique. Through the 1H-NMR relaxometry analysis it was possible to estimate the self-diffusion profiles of two different model MILs, [Aliquat][FeCl4] and [P66614][FeCl4]. A comparative analysis was established between the behavior of magnetic and non-magnetic ionic liquids, MILs and ILs, to facilitate the perception of the magnetic field impact on MILs properties. In contrast to ILs, MILs show a specific relaxation mechanism, characterized by the magnetic dependence of their self-diffusion coefficients. MILs self-diffusion coefficients increased in the presence of magnetic field whereas ILs self-diffusion was not affected. In order to understand the reasons underlying the magnetic dependence of MILs self-diffusion, studies were performed to investigate the influence of the magnetic field on MILs’ viscosity. It was observed that the MIL´s viscosity decreases with the increase of the magnetic field, explaining the increase of MILs self-diffusion according to the modified Stokes- Einstein equation. Different gas and liquid transport studies were therefore performed aiming to determine the influence of the magnetic behavior of MILs on solute transport through SMILMs. Gas permeation studies were performed using pure CO2 andN2 gas streams and air, using a series of phosphonium cation based MILs, containing different paramagnetic anions. Transport studies were conducted in the presence and absence of magnetic field at a maximum intensity of 1.5T. The results revealed that gas permeability increased in the presence of the magnetic field, however, without affecting the membrane selectivity. The increase of gas permeability through SMILMs was related to the decrease of the MILs viscosity under magnetic field conditions.(...)

Modulation of the secretome of hBMSCs by tailoring the macromolecular gradient in hydrogels to generate tissue-to-tissue interfaces

Tissue-to-tissue interfaces are commonly present in all tissues exhibiting structural, biological and chemical gradients serving a wide range of physiological functions. These interfaces are responsible for mediation of load transfer between two adjacent tissues. They are also important structures in sustaining the cellular communications to retain tissueâ s functional integration and homeostasis. [1] All cells have the capacity to sense and respond to physical and chemical stimulus and when cultured in three-dimensional (3D) environments they tend to perform their function better than in two-dimensional (2D) environments. Spatial and temporal 3D gradient hydrogels better resemble the natural environment of cells in mimicking their extracellular matrix. [2] In this study we hypothesize that differential functional properties can be engineered by modulation of macromolecule gradients in a cell seeded threedimensional hydrogel system. Specifically, differential paracrine secretory profiles can be engineered using human Bone Marrow Stem Cells (hBMSCâ s). Hence, the specific objectives of this study are to: assemble the macromolecular gradient hydrogels to evaluate the suitablity for hBMSCâ s encapsulation by cellular viability and biofunctionality by assessing the paracrine secretion of hBMSCâ s over time. The gradient hydrogels solutions were prepared by blend of macromolecules in one solution such as hyaluronic (HA) acid and collagen (Col) at different ratios. The gradient hydrogels were fabricated into cylindrical silicon moulds with higher ratio solutions assembled at the bottom of the mould and adding the two solutions consecutively on top of each other. The labelling of the macromolecules was performed to confirm the gradient through fluorescence microscopy. Additionally, AFM was conducted to assess the gradient hydrogels stiffness. Gradient hydrogels characterization was performed by HA and Col degradation assay, degree of crosslinking and stability. hBMSCâ s at P3 were encapsulated into each batch solution at 106 cells/ml solution and gradient hydrogels were produced as previously described. The hBMSCâ s were observed under confocal microscopy to assess viability by Live/Dead® staining. Cellular behaviour concerning proliferation and matrix deposition was also performed. Secretory cytokine measurement for pro-inflammatory and angiogenesis factors was carried out using ELISA. At genomic level, qPCR was carried out. The 3D gradient hydrogels platform made of different macromolecules showed to be a suitable environment for hBMSCâ s. The hBMSCâ s gradient hydrogels supported high cell survival and exhibited biofunctionality. Besides, the 3D gradient hydrogels demonstrated differentially secretion of pro-inflammatory and angiogenic factors by the encapsulated hBMSCâ s. References: 1. Mikos, AG. et al., Engineering complex tissues. Tissue Engineering 12,3307, 2006 2. Phillips, JE. et al., Proc Natl Acad Sci USA, 26:12170-5, 2008

Exploring the role of O-Mannosylation in the modulation of E-Cadherin function in Gastric Cancer cell line models

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada – Biomedicina

Autonomic Modulation of the Heart in Systemic Arterial Hypertension

OBJECTIVE: To analyze the heart rate variability in patients with mild to moderate systemic arterial hypertension. METHODS: Thirty-two healthy (group I) and 70 systemic arterial hypertensive (group II) individuals, divided according to age (40 to 59 and 60 to 80 years old, respectively) and with a similar distribution by sex were studied. Thirty-one had left ventricular hypertrophy (LVH), 22 were overweight, and 16 had Type II diabetes mellitus. Smoking, alcohol ingestion, and sedentary habits were the same between groups. Variability in heart rate was analyzed in the time domain, using standard deviations of normal RR intervals (SDNN) and the differences between maximal brady- and tachycardia (D-BTmax) during sustained inspiration. Analysis of the frequency band of the power spectrum between 0.05 and 0.40 Hz at rest and during controlled respiration was chosen for analysis of the frequency domain. RESULTS: In both time and frequency domains, variables were lower in group II than in group I. Within groups, statistically significant variables were only found for individuals in the 40 to 59 year old group. The presence of LVH, overweight, or diabetes mellitus did not influence the variability in heart rate to a significant extent. CONCLUSION: Variability in heart rate was a valuable instrument for analyzing autonomic modulation of the heart in arterial hypertension. The autonomic system undergoes significant losses in cardio-modulatory capacity, more evident in subjects between 40 and 59 years old. In those over 60 years old, reduced variability in heart rate imposed by aging was not significantly influenced by the presence of systemic arterial hypertension.

Preservación de la información génica en bacterias; mecanismos y modulación molecular. Preservation of the genetic information in bacteria; mechanisms and molecular modulation.

El objetivo general del presente proyecto es contribuir a la caracterización genética y bioquímica molecular de mecanismos involucrados en el mantenimiento de la información génica, a través del estudio de sistemas fisiológicos involucrados en la prevención, reparación y tolerancia de mutaciones. Dichos sistemas se encuentran evolutivamente conservados y ampliamente distribuidos en los seres vivos. La importancia de los mismos se refleja en el hecho que su deficiencia genera en humanos, enfermedades genéticas, apoptosis y cáncer; y en especies procariotas, células denominadas "hipermutadoras". En los últimos años el estudio de la hipermutabilidad en bacterias ha cobrado gran interés ya que se le atribuye importancia en procesos infectivos y en aspectos básicos relacionados a evolución. Nuestro modelo de estudio son las bacterias Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli, siendo esta última especie no solo modelo de estudio sino también especie de referencia. P. aeruginosa es una bacteria ambiental gram negativa, e importante patógeno oportunista de humanos. Específicamente nos proponemos estudiar en P. aeruginosa algunos aspectos particulares del Sistema de Reparación de Bases Apareadas Incorrectamente (Mismatch Repair System, MRS), del Sistema de Prevención/Reparación de Lesiones Oxidativas generadas a través de 8-oxo-7,8-dihidroguanina (8-oxo-dG ó GO) y el papel de las ADN Polimerasas de baja fidelidad en la modulación de la tasa de mutación. Asimismo estamos interesados en estudiar en cepas de E. coli deficientes en el sistema Dam, la existencia de subpoblaciones de alta estabilidad genética debido a la eliminación de posibles mutantes por incremento de la expresión de los otros componentes del MRS. Metodológicamente la caracterización bioquímica de factores proteicos se llevará a cabo utilizando proteínas recombinantes purificadas, análisis de interacción proteína-proteína y proteína-ADN mediante electroforesis en geles y resonancia plasmónica de superficie (Biacore), mutagenésis dirigida in vitro, y estudios de complementación en cepas mutantes específicas. Aspectos fenotípicos y de regulación génica en cultivos de biofilm y células en suspensión serán estudiados mediante la construcción de cepas mutantes, fusiones transcripcionales, PCR en tiempo real, western blot y microscopia de fluorescencia confocal.

Sensibilización a Anfetamina y Cocaína: Mecanismos Neurobiológicos involucrados y factores ambientales que la modulan. Amphetamine and cocaine sensitization: neurobiological mechanisms involved and modulation by environmental factors.

La exposición a drogas de abuso, estrés o noxas perinatales puede producir una respuesta sensibilizada a las propiedades estimulantes y reforzantes de la droga. Este proceso de sensibilización, que comparte muchas de las características de otras formas de plasticidad neural, ha sido asociado con etapas tempranas de la adicción o reincidencia a la misma. El objetivo primario de este proyecto es identificar si los mecanismos neurobiológicos que median la sensibilización inducida por cocaína también ocurren en un modelo de sensibilización inducido por estrés de inmovilización y una noxa perinatal tal como la exposición a plomo, y determinar la relevancia de estas adaptaciones mediante intervenciones farmacológicas o manipulación de los productos génicos. Se estudiaran neuroadaptaciones identificadas en un modelo de sensibilización inducido por cocaína, en núcleos específicos del cerebro relevantes para el proceso de sensibilización, Núcleo Accumbens (NAc) y Corteza prefrontal (CPf). Neuropéptidos como met-encefalina y el sistema renina-angiotensina (RAS), interactúan con dopamina (DA) y glutamato (GLU) en este circuito. Considerando que la liberación de GLU, la expresión de receptores AMPA (GluR1) y los metabotrópicos mGluR2/3 como cambios en el remodelado del citoesqueleto de actina de NAc y CPf, han sido afectados por la administración repetida de cocaína en forma no contingente o por autoadministración, determinaremos los niveles o el estado de fosforilación proteínas y de GLU, en los distintos modelos de sensibilización. Además, la participación de RAS cerebral ser evaluada en el desarrollo y expresión del fenómeno de sensibilización a anfetamina y cocaína. Se utilizarán técnicas de inmunoblotting, inmunoprecipitación y de microdiálisis, y pruebas conductuales para determinar las propiedades estimulantes y reforzantes de las drogas. Encontrar un paralelo en los mecanismos neurobiológicos que median la sensibilización inducida por estrés, drogas o noxas perinatales es muy relevante para entender como redes celulares comunes pueden ejercer un rol en la adicción. La identificación de nuevas moléculas que modulen la sensibilización abre una perspectiva sumamente interesante para el estudio de futuros blancos terapéuticos a ser probados para el tratamiento de la adicción a sicoestimulantes.

Efecto de los ácidos grasos poliinsaturados y sus metabolitos en la modulación de factores de transcripción sobre la carcinogénesis. Effects of Polyunsaturatd fatty acids and their metabolites on transcriptional factors modulation in carcinogenesis.

El cáncer se origina por mutaciones, competición y selección natural en células somáticas de tejidos de diferentes órganos,siendo un proceso complejo y multifactorial que ocurre en una secuencia de etapas: iniciación, promoción y progresión (1). Factores hereditarios,genéticos y epigenéticos como los lípidos dietarios, estrés oxidativo, hormonas, pesticidas y otros, influyen tanto en el desarrollo como en la inhibición de esta enfermedad (2). Datos epidemiológicos y experimentales tanto nuestros como de otros laboratorios han demostrado que el consumo de dietas ricas en ácidos grasos de la familia n-3, n-6 o n-9 cambian la fluidez, la actividad de enzimas, el nivel de proteínas y favorecen la formación de moléculas bioactivas derivadas de los lípidos como los eicosanoides y endocanabinoides que modulan el proceso carcinogénico (3-15). Estos derivados lípídicos activan vias de señalización produciendo cambios especificos en la expresión génica, un proceso fundamental durante la transformación neoplásica (1-2).También ha sido demostrado que estos cambios en la expresión génica inducidos por derivados lipídicos modulan funciones en células cancerosas como proliferación y muerte celular, migración y producción de matriz extracelular (16-17). A pesar de estos conocimientos, la identidad de los derivados lipídicos implicados en la modulación de la expresión génica durante la transformación neoplásica asi como los mecanismos utilizados por estas moléculas permanecen aun poco conocidos. HIPOTESIS: En los modelos a utilizar en el presente proyecto, la variación lipídica de las membranas que se induzca por manipulación dietaria deberán generar también variaciones en los eicosanoides . endocanabinoides y otros peróxidos que afecten factores de transcripción nucleares como el p53 y GLI incidiendo en los mecanismos responsables de la muerte y proliferación de células cancerosas. OBJETIVOS: Nos proponemos establecer el impacto de dietas enriquecidas con ácidos grasos de las familias n-3, n-6 o n-9 sobre modelos experimentales in-vivo e in-vitro. Se estudiarán los ácidos grasos de membrana plasmática, la generación de eicosanoides y endocanabinoides derivados de las vias COX y LOX Además se determinará el efecto de los peróxidos en la expresión y actividad de los factores nucleares de transcripción p53 y GLI como mecanismos responsables de la muerte y proliferación celular. MATERIALES Y MÉTODO: Se utilizará un modelo in-vivo de cáncer de mama empleando ratones C57BL6J inducidos con DMBA que se alimentarán con una dieta base semi-sintética suplemetada con diferentes PUFAs (Chia: n-3, Maíz: n-6 y Oleico: n-9 , empleada en estudios previos (8).Modelos in vitro: se utilizarán lineas celulares cancerígenas humanas de mama MCF-7 y MDA, las cuales se tratarán exógenamente con diferentes PUFAS (GLA:n-6,EPA:n-3, Oleico n-9)(9). Se determinarán ácidos grasos de membranas por Cromatografía de gas (CG)(10-11). El análisis de eicosanoides en células tumorales se realizará por HPLC (9-11). Los endocanabinoides por GC-Espectometría de Masa (18).La formación de peróxidos intracelulares se determinará por análisis de Glutation reducido (GSH)(16).La apoptosis se medirá por actividad caspasas y por Citometria de flujo usando Annexina V FICT (19).La expresión celular de Tp53 y GLI se realizará por Western Blot, PCR e inmunohistoquímica (20-21).RESULTADOS ESPERADOS: Se espera que los lípidos añadidos en las dietas de ratones inyectados con DMBA o al medio de cultivo de células tumorales de mama o páncreas modifiquen los ácidos grasos de membrana y sus derivados lipídicos los eicosanoides y endocanabionoides que suponemos afectarán la activación y expresión de factores de transcripción regulando la carcinogénesis. IMPORTANCIA: Diseñar nuevos modelos experimentales para implementar en terapias génicas y aplicar los resultados sobre factores nutricionales que pudieran actuar como inhibidores o promotores del desarrollo del cáncer en humanos.

Optimización en el cómputos de algoritmos de cuadratura para funciones especiales. Optimization of quadrature algorithms for special functions.

En nuestro proyecto anterior aproximamos el cálculo de una integral definida con integrandos de grandes variaciones funcionales. Nuestra aproximación paraleliza el algoritmo de cómputo de un método adaptivo de cuadratura, basado en reglas de Newton-Cote. Los primeros resultados obtenidos fueron comunicados en distintos congresos nacionales e internacionales; ellos nos permintieron comenzar con una tipificación de las reglas de cuadratura existentes y una clasificación de algunas funciones utilizadas como funciones de prueba. Estas tareas de clasificación y tipificación no las hemos finalizado, por lo que pretendemos darle continuidad a fin de poder informar sobre la conveniencia o no de utilizar nuestra técnica. Para llevar adelante esta tarea se buscará una base de funciones de prueba y se ampliará el espectro de reglas de cuadraturas a utilizar. Además, nos proponemos re-estructurar el cálculo de algunas rutinas que intervienen en el cómputo de la mínima energía de una molécula. Este programa ya existe en su versión secuencial y está modelizado utilizando la aproximación LCAO. El mismo obtiene resultados exitosos en cuanto a precisión, comparado con otras publicaciones internacionales similares, pero requiere de un tiempo de cálculo significativamente alto. Nuestra propuesta es paralelizar el algoritmo mencionado abordándolo al menos en dos niveles: 1- decidir si conviene distribuir el cálculo de una integral entre varios procesadores o si será mejor distribuir distintas integrales entre diferentes procesadores. Debemos recordar que en los entornos de arquitecturas paralelas basadas en redes (típicamente redes de área local, LAN) el tiempo que ocupa el envío de mensajes entre los procesadores es muy significativo medido en cantidad de operaciones de cálculo que un procesador puede completar. 2- de ser necesario, paralelizar el cálculo de integrales dobles y/o triples. Para el desarrollo de nuestra propuesta se desarrollarán heurísticas para verificar y construir modelos en los casos mencionados tendientes a mejorar las rutinas de cálculo ya conocidas. A la vez que se testearán los algoritmos con casos de prueba. La metodología a utilizar es la habitual en Cálculo Numérico. Con cada propuesta se requiere: a) Implementar un algoritmo de cálculo tratando de lograr versiones superadoras de las ya existentes. b) Realizar los ejercicios de comparación con las rutinas existentes para confirmar o desechar una mejor perfomance numérica. c) Realizar estudios teóricos de error vinculados al método y a la implementación. Se conformó un equipo interdisciplinario integrado por investigadores tanto de Ciencias de la Computación como de Matemática. Metas a alcanzar Se espera obtener una caracterización de las reglas de cuadratura según su efectividad, con funciones de comportamiento oscilatorio y con decaimiento exponencial, y desarrollar implementaciones computacionales adecuadas, optimizadas y basadas en arquitecturas paralelas.

Thyroid hormone modulation of early neocortical network development

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2012