Indicator taxa of benthic diatom communities: a case study in Mediterranean streams

A key issue in the implementation of the Water Framework Directive is the classification of streams and rivers using biological quality parameters and type-specific reference conditions. Four groups of stream types were defined in NE Spain on the basis of 152 diatom samples by means of detrended correspondence analysis and classification techniques. Diatom analysis was restricted to epilithic taxa, and the sites included gradients ranging from near-natural streams to sites with poor ecological quality. The main gradient shows a clear separation of sites in relation to the degree of human influence: polluted streams (mainly located in the lowlands) differ from streams in mountainous areas and in the Pyrenees. A second gradient is related to physiographical features. Headwater streams can be distinguished by their catchment geology. The type-specific diatom taxa for the stream types studied were determined by using indicator species analysis (IndVal). The type-specific taxa from near-natural streams are coincident with the indicator taxa for high ecological status. Human impact reduced the typological heterogeneity of the diatom community composition. Overall, the diatom communities in NE Spain exhibit a regional distribution pattern that closely corresponds with that observed in river systems elsewhere. Physiographical differences are only evident in undisturbed sites, while nutrient enrichment and other human disturbances may mask the regional differences in the distribution of diatom communities

Proyecto de climatización de un estabulario para un laboratorio de investigación

Mediante el presente Proyecto Final de Carrera se pretende dar una solución a la climatización de un edificio destinado a la investigación con elementos bacteriológicos sobre animales vivos. Se entenderá por instalación de climatización, la instalación encargada de asegurar las condiciones de temperatura, humedad y calidad del aire requeridas por el uso del edificio. La instalación objeto del presente proyecto corresponde a un laboratorio con clasificación de Contención Biológica de nivel III: agente patógeno que pueda causar una enfermedad grave en el hombre y presente serio peligro para los trabajadores; existe el riesgo de que se propague a la colectividad pero existen generalmente profilaxis o tratamientos eficaces. La instalación de control formará parte de otro proyecto que deberá ser complementario a éste

Regulación de la expresión del microRNA miR-21 por la proteína ZAP-70 en células de leucemia linfática crónica

La leucemia linfática crónica (LLC) está asociada a factores biológicos como la expresión de la proteína ZAP-70 y la expresión aberrante del miR-21. OBJETIVOS: Determinar la expresión de miR-21 en líneas celulares B y en células primarias de LLC y su asociación con la expresión de ZAP-70 en la LLC. MATERIAL Y MÉTODOS: Análisis de la expresión de miR-21 en la línea celular transfectada con ZAP-70 y en células de LLC. RESULTADOS: Se observó mayor expresión de miR-21 en las células con ZAP-70 tras estimulación del BCR y una correlación positiva entre la expresión de miR-21 y la de ZAP-70.

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.

Estudi teòric de nanotubs de nitrur de bor d'interès biomèdic

La integració dels materials biocompatibles en la nanotecnologia ha permès aquesta àrea tenir aplicacions en els camps de la biologia i la medicina, un fet que ha donat lloc a l'aparició de la nanobiotecnologia. La gran majoria d'aquestes aplicacions es basen en un aspecte fonamental: la interacció que es dóna entre els constituents biològics (normalment proteïnes) i els materials biocompatibles. Els nanotubs de carboni presenten una citotoxicitat inherent, mentre que els de nitrur de bor (BNNTs), isòsters amb els de carboni, són inherentment no-citotòxics i mostren una afinitat natural per les proteïnes. En aquesta memòria es presenten els resultats obtinguts de la interacció de BNNTs amb constituents bàsics biomoleculars (molècules que representen grups funcionals i aminoàcids) en absència de solvent mitjançant tècniques de modelatge i càlculs químic-quàntics amb tractament periòdic realitzats amb el codi CRYSTAL09. En primer lloc, s'ha trobat que els mètodes DFT basats en el GGA donen valors de band gap excessivament baixos (2.7 - 4.6 eV) comparat amb el valor experimental (5.5 eV), mentre que el funcional híbrid B3LYP dóna bons valors de band gap, el més acurat essent un BNNT amb índex (9,0), (5.4 eV). S'ha determinat que la interacció de BNNTs amb molècules pot venir guiat per: i) interaccions datives amb el B; ii) enllaç d'H amb el N; iii) interaccions pi-stacking. Les dues primeres forces d'interacció es veuen afavorides en BNNTs de radi petit, els quals interaccionen molt favorablement amb molècules polars, mentre que les terceres es veuen afavorides en BNNTs de radi gran, els quals interaccionen molt favorablement amb sistemes aromàtics o que continguin dobles enllaços. S'ha estudiat la interacció de BNNTs(6,0) amb molècules que contenen grups funcionals presents en residus aminoàcids i s'ha establert una escala d'afinitats relativa, la qual indica que tenen la major interacció aquelles molècules que estableixen interaccions datives B(nanotub)-N(molècula), seguit d’aquelles molècules que poden establir interaccions de tipus pi-stacking, i acabant amb aquelles molècules que estableixen interaccions datives B(nanotub)-O(molècula). Per últim s'ha estudiat la interacció de BNNTs amb diferents aminoàcids (glicina, lisina, àcid glutàmic i fenilalanina) i s'ha establert una escala d'afinitats relativa, la qual està d'acord amb les tendències observades per les molècules que contenen grups funcionals de residus aminoàcids.

Nuevas terapias basadas en dianas moleculares en cáncer colorrectal metastásico

El desarrollo de nuevas drogas en cáncer colorrectal ha pasado por una etapa previa indispensable, basada en el conocimiento de la biología tumoral de la enfermedad que median el crecimiento tumoral, ciclo celular, apoptosis, angiogénesis e invasión. Existen múltiples fármacos en fase de desarrollo que han sido diseñados de forma específica para bloquear distintos mecanismos biológicos fundamentales para la progresión tumoral. El objetivo de este trabajo, es llevar a cabo una revisión de la situación actual de los nuevos fármacos basados en dianas moleculares que se estan desarrollando en el cáncer colorrectal metastásico.

Estudi del procès evolutiu de la maduració del raïm mitjançant un sistema de sensors de temperatura i humitat

Treball de recerca realitzat per alumnes d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2010. L’objectiu principal d'aquest treball és analitzar i quantificar la relació i influència que podria existir entre alguns paràmetres que defineixen les condicions meteorològiques i l'estat de maduració del raïm en les setmanes prèvies a la verema. En la part introductòria s'estableixen els fonaments biològics i tecnològics, per donar pas a la secció on es duu a terme la implantació tecnològica, i s'explica la metodologia experimental i analítica seguides, per donar lloc a l'anàlisi, estudi i valoració dels resultats obtinguts. En el fons, i al llarg de tot el treball de recerca, es pretén que el lector encuriosit es vegi motivat per extreure les seves pròpies deduccions, conclusions i formular els seus propis dubtes sobre els procediments que es descriuen, així com els resultats finals. S'ha pogut establir a partir dels resultats empírics una equació matemàtica entre l'increment de la concentració dels sucres del raïm (factor principal en la seva maduració) i el nombre d'hores de Sol acumulades.

Disseny d’un panell acústic capaç d’aïllar acústicament un espai tancat i recaptar el so per transformar-lo en energia elèctrica

L’objectiu principal d'aquest treball és analitzar i quantificar la relació i influència que podria existir entre alguns paràmetres que defineixen les condicions meteorològiques i l'estat de maduració del raïm en les setmanes prèvies a la verema. En la part introductòria s'estableixen els fonaments biològics i tecnològics, per donar pas a la secció on es duu a terme la implantació tecnològica, i s'explica la metodologia experimental i analítica seguides, per donar lloc a l'anàlisi, estudi i valoració dels resultats obtinguts. En el fons, i al llarg de tot el treball de recerca, es pretén que el lector encuriosit es vegi motivat per extreure les seves pròpies deduccions, conclusions i formular els seus propis dubtes sobre els procediments que es descriuen, així com els resultats finals. S'ha pogut establir a partir dels resultats empírics una equació matemàtica entre l'increment de la concentració dels sucres del raïm (factor principal en la seva maduració) i el nombre d'hores de Sol acumulades.

Estratègies d'immbolització orientada d'anticossos per a la detecció directa en biosensors òptics: influència en la sensibilitat i especificitat

Els assajos de diagnòstic clínic i biomèdic requereixen tècniques de detecció sensibles, selectives i ràpides que permeten mesurar concentracions de substàncies directament de mostres biològiques com sang, orina o sèrum. Els dispositius biosensors compleixen en gran mesura aquests requisits i en particular, molts esforços van dirigits actualment al disseny de versions compactes de mida reduïda tipus "point of care" (POC) que permeten, per exemple, deslocalitzar les anàlisis dels hospitals i que proporcionen un seguiment del pacient més proper i eficient. Tot i així, la transferència d'aquestes tecnologies a dispositius miniaturitzats i portàtils amb aplicacions definides encara no està totalment assolida. Apart de les dificultats inherents a la integració de components electrònics, òptics, de distribució de líquids, etc. en un sistema menut i portàtil, un important repte en la miniaturització de biosensors és la biofuncionalització de la superfície sensora i la seua estabilitat una vegada s'han immobilitzat els reactius biològics. La detecció de biomarcadors proteics es duu a terme principalment mitjançant immunoassajos, basats en el reconeixement específic de la proteïna per part d'anticossos específics. En el cas de biosensors, el format directe, en el qual un anticòs s'immobilitza sobre la superfície sensora i la proteïna diana es detecta directament de la mostra, hauria de ser el format preferible. Tanmateix, és un dels menys eficients en termes d'estabilitat i sensibilitat, degut en part a la necessitat d'immobilitzar l'anticòs en una orientació adequada sense perjudicar l'afinitat per la molècula diana. En aquest treball s'ha fet un estudi comparatiu entre diferents metodologies d'immobilització d'anticossos sobre un transductor òptic i s'han desenvolupat i optimitzat diferents estratègies de bloqueig de superfície a fi d'obtindre un procediment robust, estable, aplicable a superfícies sensores de diferent naturalesa i que a més, permeta la detecció sensible i selectiva en mostres complexes.

Thermal activation and ATP dependence of the cytoskeleton remodeling dynamics

The cytoskeleton (CSK) is a nonequilibrium polymer network that uses hydrolyzable sources of free energy such as adenosine triphosphate (ATP) to remodel its internal structure. As in inert nonequilibrium soft materials, CSK remodeling has been associated with structural rearrangements driven by energy-activated processes. We carry out particle tracking and traction microscopy measurements of alveolar epithelial cells at various temperatures and ATP concentrations. We provide the first experimental evidence that the remodeling dynamics of the CSK is driven by structural rearrangements over free-energy barriers induced by thermally activated forces mediated by ATP. The measured activation energy of these forces is ~40kBTr (kB being the Boltzmann constant and Tr being the room temperature). Our experiments provide clues to understand the analogy between the dynamics of the living CSK and that of inert nonequilibrium soft materials.

Effect of expiratory flow limitation on respiratory mechanical impedance: a model study

Large phasic variations of respiratory mechanical impedance (Zrs) have been observed during induced expiratory flow limitation (EFL) (M. Vassiliou, R. Peslin, C. Saunier, and C. Duvivier. Eur. Respir. J. 9: 779-786, 1996). To clarify the meaning of Zrs during EFL, we have measured from 5 to 30 Hz the input impedance (Zin) of mechanical analogues of the respiratory system, including flow-limiting elements (FLE) made of easily collapsible rubber tubing. The pressures upstream (Pus) and downstream (Pds) from the FLE were controlled and systematically varied. Maximal flow (Vmax) increased linearly with Pus, was close to the value predicted from wave-speed theory, and was obtained for Pus-Pds of 4-6 hPa. The real part of Zin started increasing abruptly with flow (V) >85%Vmax and either further increased or suddenly decreased in the vicinity of V¿max. The imaginary part of Zin decreased markedly and suddenly above 95%Vmax. Similar variations of Zin during EFL were seen with an analogue that mimicked the changes of airway transmural pressure during breathing. After pressure andV measurements upstream and downstream from the FLE were combined, the latter was analyzed in terms of a serial (Zs) and a shunt (Zp) compartment. Zs was consistent with a large resistance and inertance, and Zp with a mainly elastic element having an elastance close to that of the tube walls. We conclude that Zrs data during EFL mainly reflect the properties of the FLE.

The impact of theoretical chemistry in Biology

Els avenços en les bases dels mètodes teòrics i l'espectacular desenvolupament de la potència de càlcul han fet possible progressar enormement en el somni dels fundadors de la química, és a dir, ser capaços d'estudiar amb mètodes computacionals el conjunt de processos químics. Actualment, la química teòrica està completant el darrer avenç: intentar esdevenir l'eina més recent per a comprendre la naturalesa química dels éssers vius. Aquesta revisió pretén mostrar com els mètodes de la química teòrica, originalment desenvolupats per a examinar molècules petites en fase gas, han evolucionat per a assolir la complexa descripció de sistemes biològics.

Seguiment temporal de la reserva marina de les Illes Medes - I. Informe anual. Any 1995

Els seguiments o monitoritzacions, com els empenys humans, tenen per tret diferencial els alts i baixos, les dents de serra. I aixó, no només és vàlid per al comportament de les variables monitoritzades, sino també per als avatars administratius i financers. Fins l'extrem que la continuitat temporal, i no sols l'antiguitat delsregistres, és la millor mesura de la seriositat en la gestió d'un país; en aquest sentit, és evident que els països anglo-saxons tenen molt que ensenyar als llatins (p.e. en els registres de dades metereològiques).Abans del que haguèssim volgut, els alts i baixos polítics i financers van tocar, fent trontollar l'any 1995, al Seguiment del Patrimoni Biològic de les Illes Medes. L'any 1994 s'acabà el primer cicle del Pla d'Usos de l'Àrea protegida de les illes Medes (sorgit de la llei 19/1990 de 10 de desembre del Parlament de Catalunya).Aquest havia d'obrir les portes a un segon cicle quatrienal en el que, de forma preceptiva segons l'esmentada llei, s'havien de continuar els controls biològics del seu patrimoni natural. Per tant, no calia recorrer al nostre reiterat argument que en ecologia hom precisa de períodes d'estudi relativament llargs per definir amb fiabilitat les tendències de canvi: l'administració havia assumit l'argument i el feia seu. Malgrat tot, no podem dir que causès sorpresa la notícia que, després de moltes dil.lacions, informacions contradictòries i canvis de titularitat en els òrgans de gestió, el seguiment de 1995 es veia desproveït de suport financer (ens apresurem a reconeixer que a nivell d'intencions, el suport de les administracions involucrades no es va veure mai compromés). Conscients de la ingenuïtat d'esperar un suport lliure d'entrebancs, el nostre equip de treball havia assumit, des de l'inici del seguiment en 1990, el risc d'aquesta eventualitat. I havia previst que, arribat el cas, caldria continuar el seguiment, omplint si calia el buit derivat de la manca del marcadministratiu (en aquest cas el nou conveni entre la conselleria d'Agricultura, Ramaderia i Pesca i la Universitat de Barcelona) que per motius diversos no es restablí en tot el curs del 1995. És així que el seguiment del patrimoni natural de l'Àrea protegida de les illes Medes al llarg de l'any 1995 es feu amb recursos propis, la qual cosa vol dir amb moltes estretors econòmiques. Afortunadament, la situaciós'ha redrecat, en renovar-se per tres anys més (1996-1998) el conveni que estableix el seguiment. La satisfacció per la signatura d'aquest nou conveni, em fa alimentar l'esperança que ens anys a venir els nous gestors de la Reserva Marina de les Illes Medes, conscients del paper capdavanter d'aquest espai en la gestió dels espais litorals mediterrànis, no permetràn que tals anomalies es repeteixin.

Heavy metal accumulation by intestinal helminths of vertebrates

The relevancy of parasites as potential indicators of environmental quality has been increasing over the last years, mostly due to the variety of ways in which they respond to anthropogenic pollution. The use of fish parasites as bioindicators of heavy metal pollution in aquatic ecosystems has been widely studied. However, little information concerning terrestrial habitats is presently available. In fact, in the last two decades several studies have been performed worldwide in different habitats and/or conditions (theoretically both in polluted and unpolluted terrestrialecosystems, but mainly in aquatic ecosystems) in order to investigate heavy metal pollution using parasitological models. Different groups of vertebrates (mainly fish, mammals and birds) and several parasitological models have been tested involving acanthocephalans mostly, but also cestodes and nematodes. It is not the aim of this chapter to do a complete revision of the availabledata concerning this subject. Instead, we emphasize some general aspects and compile a mini-review of the work performed in this field by our research group. The results obtained until now allow confirming several parasitic models as promising bioindicator systems to evaluate environmental cadmium and mainly lead pollution in terrestrial non-urban habitats, as it was already demonstrated for aquatic ecosystems. The present knowledge also allows confirming that parasites can reveal environmental impact. Environmental parasitology is an interdisciplinary field, which needs simultaneous expertise from toxicology, environmental chemistry and parasitology. Furthermore, environmental parasitology should be taken into account in order to increase the efficiency of environmental monitoring programs.