Caracterización biológica y molecular de un rhabdovirus causal de mosaico estriado amarillo, en maíz (Zea mays L.) en la provincia de Córdoba.

La familia Rhabdoviridae incluye varios patógenos económicamente importantes de cultivos, entre los más de 70 virus que afectan plantas. Estos últimos se clasifican en los géneros Cytorhabdovirus y Nucleorhabdovirus, dependiendo de si producen inclusiones en el espacio perinuclear, o si desarrollan viriones citoplasmáticos. Los integrantes de esta familia infectan gran cantidad de monocotiledóneas y dicotiledóneas y la mayoría son dependientes de transmisión por insectos. Las interacciones virus-vector son altamente específicas, y se ha registrado la replicación en insectos, del rhabdovirus que transmiten a las plantas. Cada especie de rhabdovirus induce un amplio espectro de síntomas en sus plantas huéspedes, y estos van desde la falta de efectos discernibles hasta la muerte total de la planta. El maíz (Zea mays L.) es el cultivo más ampliamente distribuido a nivel mundial y uno de los principales cultivos de cereales, ubicándose tercero en el ranking de producción en el mundo. En maíz se ha citado la presencia de varios rhabdovirus, entre estos American wheat striate mosaic virus (AWSMV), Cereal chlorotic mottle virus (CCMV), Maize mosaic virus (MMV), Maize sterile stunt virus (strains of Barley yellow striate virus), Northern cereal mosaic virus (NCMV) y Maize fine streak virus (MFSV). Ninguno de ellos reportado en Argentina. Desde 2001 un rhabdovirus es observado, por sintomatología y microscopía electrónica, en plantas de maíz de diferentes localidades de la provincia de Córdoba. Esta virosis pudo ser transmitida en dos oportunidades a plantas de maíz sanas mediante Peregrinus maidis y logró amplificarse mediante RT-PCR con iniciadores degenerados, el gen de la polimerasa L. Nuestra hipótesis es que el agente causal de la sintomatología de mosaico estriado amarillo en maíz sería un rhabdovirus emergente en Argentina, diferente de Maize mosaic virus (MMV), transmitido por delfácidos, que puede aislarse y mantenerse en condiciones controladas. El objetivo del presente trabajo es generar conocimientos biológicos, moleculares y epidemiológicos sobre el agente causal de la sintomatología en maíz de mosaico estriado amarillo. Para ello se colectarán plantas de maíz con sintomatología de mosaico estriado amarillo, en distintas localidades donde se presente la sintomatología. Las muestras se observarán al microscopio electrónico en cortes ultrafinos y en “leaf dip". Los viriones se purificarán, extraerá el RNA de los mismos, y obtendrá la secuencia de nucleótidos, para compararla con otras publicadas de virosis vegetales y se obtendrán homologías. Se realizarán transmisiones experimentales de esta virosis, por incisiones vasculares y mediante el empleo de diferentes especies de insectos vectores. Importancia del proyecto El avance de patógenos tropicales hacia zonas templadas es una de las causas de la aparición de las virosis emergentes, que se caracterizan por producir epifítias al ingresar a nuevos ecosistemas. El Maize mosaic virus (MMV) es un rhabdovirus que produce una de las virosis más importantes del maíz en el continente americano. Determinar la identidad del agente etiológico del mosaico estriado amarillo y establecer su relación con MMV es fundamental para desarrollar medidas proactivas y diseñar estrategias de manejo de esta nueva enfermedad.

Investigación de defectos genéticos en el sistema de la fosforilasa hepática en pacientes argentinos. Definición nosológica mediante una estrategia de análisis molecular. Investigation of genetic defects in the hepatic phosphorylase system in Argentinean patients. Nosological definition by molecular analysis strategy.

Las Enfermedades de Atesoramiento de Glucógeno (EAGs) también llamadas Glucogenosis comprenden un grupo de entidades causadas por una deficiencia enzimática específica relacionada con la vía de síntesis o degradación de esta macromolécula. La heterogeneidad fenotípica de los pacientes afectados dificulta la identificación de las diferentes variantes de EAG y por ende la correcta definición nosológica. En el Centro de Estudio de las Metabolopatías Congénitas, CEMECO, se fueron definiendo los diferentes tipos de Glucogenosis a través de una estrategia multidisciplinaria que integra distintos niveles de investigación clínica y complementaria, laboratorio metabólico especializado, enzimático, histomorfológico y de análisis molecular. Sin embargo, en algunos enfermos, entre los que se encuentran aquellos con defectos en el sistema de la fosforilasa hepática (EAG-VI y EAG-IX), la exacta definición nosológica aún no está resulta. La EAG-VI se refiere a un defecto en la fosforilasa hepática, enzima codificada por el gen PYGL, mientras que la EAG-IX es causada por un defecto genético en una de las subunidades de la fosforilasa b quinasa hepática codicadas por los genes PHKA2, PHKB y PHKG2, respectivamente. El objetivo del presente trabajo es propender a la definición nosológica de pacientes con defectos en el sistema de la fosforilasa mediante una estrategia de análisis molecular investigando los genes PYGL, PHKA2, PHKB y PHKG2. Los pacientes incluidos en este estudio deberán ser compatibles de padecer una EAG-VI o EAG-IX sobre la base de síntomas clínicos y hallazgos bioquímicos. La metodología incluirá la determinación de la enzima fosforilasa b quinasa en glóbulos rojos y dentro del análisis molecular la extracción de DNA genómico a partir de sangre entera para la amplificación por PCR de los exones más las uniones exon/intron de los genes PHKG2 y PYGL y la extracción de RNA total y obtención de cDNA para posterior amplificación de los cDNA PHKA2 y PHKB. Todos los fragmentos amplificados serán sometidos a análisis de secuencia de nucleótidos. Resultados esperados. Este trabajo, primero en Argentina, permitirá establecer las bases moleculares de los defectos del sistema de la fosforilasa hepática (EAG-VI y EAG-IX). El poder lograr este nivel de investigación traerá aparejado, una oferta integrativa en el vasto capítulo de las glucogenosis hepáticas, con extraordinaria significación en la práctica asistencial para el manejo, pronóstico y correspondiente asesoramiento genético. Hepatic glycogen storage diseases (GSDs) are a group of disorders produced by a deficiency in a specific protein involved in the metabolism of glycogen causing different types of GSDs. Phenotypic heterogeneity of affected patients difficult to identify the different GSD variants and therefore the correct definition of the disease. In the “Centro de Estudio de las Metabolopatías Congénitas”, CEMECO, were defined the different GSD types by a protocol which included complex gradual levels of clinical, biochemical, enzymatic and morphological investigation. However, in some patients, like those one with defects in the hepatic phosphorylase system (GSD-VI and GSD-IX) the exact definition of the disease has not yet been resolved. The GSD-VI is produced by a defect in the PYGL gen that encode the liver phosphorylase, while the GSD-IX is caused by a genetic defect in one of the Phosphorylase b kinase subunits, encoded by the PHKA2, PHKB and PHKG2 genes, respectively. The aim of the present study is to define the phosphorylase system defects in argentinian patients through a molecular strategy that involve the investigation of PYGL, PHKA2, PHKB and PHKG2 genes. Patients included in the present study must be compatible with a GSD-VI or GSD-IX on the bases of clinical symptoms and biochemical findings. The phosphorylase b kinase activity will be assay on in blood red cells. The molecular study will include genomic DNA extraction for the amplification of PHKG2 and PYGL genes and the total RNA extraction for amplification of the PHKA2 and PHKB cDNA by PCR. All PCR-amplified fragments will be subjected to direct nucleotide sequencing. This work, first in Argentina, will make possible to establish the molecular basis of the defects on the hepatic phosphorylase system (GSD-VI and GSD IX). To achieve this level of research will entail advance in the study of the hepatic glycogen storage disease, with extraordinary significance in the treatment, prognosis and the genetic counselling.

Estudio de los mecanismos moleculares involucrados en la inmunosupresión observada durante la infección con Trypanosoma cruzi: Rol de la vía PD-1/PD1-L y E3 ubiquitina ligasas. Molecular mechanismns involved in the immunosupression during Tryapanosoma cruzi infection. Role of PD1-PD1-L pathway and E3 ubiquitin ligases.

Trypanosoma cruzi es el agente causal de la enfermedad de Chagas, un problema de salud importante en América Latina, así como también en América Central, ya que causa infección crónica afectando a millones de personas [1]. Durante esta enfermedad se han descripto varias alteraciones de la respuesta inmune, entre ellas una severa inmunosupresión durante la etapa aguda de la infección, tanto en humanos como en ratones. Células T provenientes de ratones infectados activadas in vitro, muestran reducción en la respuesta proliferativa a mitógenos, característica de un estado de inmunosupresión [2-4]. La falla del sistema inmune durante estadios tempranos de la infección probablemente colabore con la diseminación y el establecimiento del parásito. Un gran número de estudios se han focalizado en la identificación de mecanismos moleculares responsables del fenómeno de inmunosupresión, entre los mecanismos citados se ha demostrado presencia de células supresoras [5-9], factores inmunosupresores presentes en el parásito [2, 3, 10-13], producción excesiva de óxido nítrico [14], disminuida producción de IL-2 y reducida expresión del receptor de IL2 en células de bazo de animales infectados [9, 15-17]. Muchos de estos mecanismos han sido exhaustivamente investigados, sin embargo no está del todo claro si existen mecanismos adicionales involucrados en la inmunosupresión de la célula T. Adicionalmente, en los últimos años nuevas moléculas que median la regulación negativa de la célula T, entre las cuales están PD-1/PD1-L [18], arginasa [19] y E3 ubiquitina ligasas [20-22], han sido reportadas durante inmunosupresión en diversas infecciones. Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas’ disease, is parasite causing chronic infections in human and other mammalian species. There is an important immunosupresion during the acute phase of the infection that contribute to the dissemination and installation of the parasite. Several studies have been focused on identifying the mechanisms involved in the immunosupresion; however it is not clear if there are additional mechanisms implicated. In addition, during the last years new molecules involved in the negative T cell regulation such as PD-1/PD1-L pathway and E3 ubiquitin ligases (E3-Ub-Lig) have been reported. It has been demonstrated, that E3-Ub-Lig control the amount and localization of intracellular signal mediators, limiting T cell activation. Moreover, these mechanisms mediate the immunosupresion observed during several infections leading to the persistence of the pathogen in the host. In this project the role of E3-Ub-Lig on the T cell immunosupresion and hipo-response mechanisms observed during T. cruzi infection will be studied. On the other hand, it has been reported that some pathogens release proteins with E3-Ub-Lig activity modifying the ubiquitination process to promote their survival and replication in the host. Recently, a protein with E3-Ub-Lig activity was identified in T. cruzi, however its target molecule has not been discovered yet. Therefore, one of the aims of this project consists on studying different potential target molecules for this novel E3-Ub-Lig. In addition, during the last years, important progress has been done about the biological rol of PD-1/PD1-L pathway on the regulation of the immune response in several infections. However, it is not well known how PD-1/PD1-L pathway transduces signals at intracelular level to block T cell response. Because of this, it is interesting to study if there is any relation between the PD-1/PD1-L pathway and E3-Ub-Lig on the mechanism of T cell immunosupression during T. cruzi infection.

Resonancia Magnética Nuclear aplicada al estudio de nuevos sistemas farmacéuticos y biológicos, complejos poliméricos y conjuntos de espines modelo. Nuclear Magnetic Resonance applied to the study of new pharmaceutical and biological systems, polymeric complexes and model spin clusters.

El presente proyecto plantea utilizar integralmente la técnica de Resonancia Magnética Nuclear en sólidos como un medio experimental que permite entender fenómenos de la física fundamental, como así también realizar aplicaciones de interés en el campo de la química, los desarrollos farmacéuticos y la biología. Novedosas técnicas experimentales serán empleadas, en conjunción con otras más tradicionales, en la caracterización de nuevas estructuras poliméricas acomplejadas a metales, membranas biológicas y compuestos de interés farmacéutico en vías de desarrollo, los cuales presentan el fenómeno de polimorfismo . Esto se llevará a cabo complementando los resultados de RMN en sólidos con técnicas tanto espectroscópicas como analíticas (Infrarrojo, Difracción de Rayos X, Calorimetría, RMN en solución) y trabajo interdisciplinario. Paralelamente al desarrollo de estos temas, profundizaremos mediante investigación básica, en la compresión de la dinámica cuántica y el surgimiento de la irreversibilidad en sistemas de espines nucleares. Observaremos en particular la generación, evolución y control de las coherencias cuánticas múltiples en sistemas cuánticos abiertos, lo cual nos da información sobre tamaño de clusters de espines. Esto permitirá la correcta implementación de secuencias de pulsos sofisticadas, como así también desarrollar nuevos métodos de medición aplicados a la caracterización estructural y a la dinámica molecular de sólidos complejos. Debemos resaltar que este proyecto está conectado con aspectos tanto básicos como aplicados de la RMN en sólidos como técnica experimental, la cual se desarrolla en el país únicamente en FaMAF-UNC. Se nutre además de trabajo multidisciplinario promoviendo la colaboración con investigadores y becarios de distintas áreas (física, química, farmacia, biología) provenientes de distintos puntos del país. Finalmente podemos afirmar que este plan impulsa la aplicación de la física básica proyectada a diferentes áreas del conocimiento, en el ámbito de la provincia de Córdoba. The aim of the present proyect is to use Nuclear Magnetic Resonance (NMR) as a complete techique that allows the understanding of fundamental physics phenomena and, at the same time, it leads to important applications in the fields of chemistry, pharmaceutical developments and biology. New experiments will be used together with traditional ones, in the characterization of new metal-polymer complexes, biological membranes and pharmaceutical compounds, some of them presenting polymorfism. NMR experiments will be complemented with diverse spectroscopic and analytical techniques: Infrared, X ray Diffraction, Thermal Analysis, solution NMR, as well as multidisciplinary investigation. Additionally, the present proyect plans to study in depth several aspects of quantum dynamics phenomena and decoherence in nuclear spin systems. The present proyect is connected with basic and applied aspects of the solid state NMR technique, developed in our country, only at FaMAF-UNC. It is is composed by multidisciplinary work and it promotes the collaboration with researchers and students coming from different fields (physics, chemistry, pharmaceutical developments, biology) and different points of our country.

Participación del tráfico y la distribución de proteínas en la polaridad y el desarrollo de procesos neuronales. Protein sorting and trafficking participation in neuronal processes polarity and development.

El estudio del tráfico intracelular en neuronas ha despertado gran interés en los últimos años, debido a que un gran número de enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas parecen tener origen en en el transporte defectuoso de proteínas en estos tipos celulares. Mediante el uso de técnicas de biología celular y molecular, fuimos capaces de describir una de las vías que regula la fisión de las vesículas que llevan su cargo desde la última cisterna del Aparato de Golgi hacia la superficie celular en células epiteliales no polarizadas. Uno de los componentes clave de esa vía resultó ser la Proteina Kinasa D1 (PKD1), cuya actividad en el Aparato de Golgi es esencial para un normal transporte intracelular. Sorprendentemente, observamos que la PKD1 en neuronas con polaridad establecida no regula la fisión en el Golgi, pero si estaría involucrada en la selectividad y distribución (sorting) de vesículas cuyo cargo debe ser específicamente dirigido a las membranas dendríticas. El bloqueo de la actividad de la PKD1 no solamente cambia el destino final de estos cargos, que son enviados de esta forma a la membrana terminal del axón, sino que también es capaz de inducir defectos en el desarrollo y crecimiento de los procesos dendríticos a largo plazo. En este proyecto estudiaremos de que manera influye la perturbación del sorting, en ausencia de PKD1 activa y de otros componentes que la regulan, en la distribución de receptores de factores neurotróficos y de neurotransmisores glutamatérgicos, y cómo estos cambios en su distribución afectan el número, tamaño, y funcionalidad de los procesos neuronales (axones y dendritas). Estos resultados contribuirán a adquirir mayores conocimientos de los mecanismos dependientes del transporte y sorting de proteínas de membrana que participan en la regulación del crecimiento neuronal, los cuales a su vez aportarán información valiosa en la comprensión de un gran número de enfermedades neurológicas. The study of intracellular trafficking in neurons has arisen a great deal of interest in the last years, since a great number of neurodegenerative and neuropsychiatric disorders seem to be originated in abnormal protein transport in these type of cells. Using cell and molecular biology methodologies, we have been capable of describe one of the pathways that regulate the fission of vesicles that carry their cargo from the last Golgi Apparatus cisternae to the cell surface in non-polarized epithelial cells. One of the key components in this pathway is the Protein Kinase D1 (PKD1), whose activity in the Golgi Apparatus is essential for a normal intracelular transport. Surprisingly, we have observed that PKD1 does not regulate fission in neurons with established polarity, but it would be involved in vesicles' sorting at Golgi, particularly of those that carry specific dendritic cargo. Blocking PKD1 activity changes the final destination of these cargoes, which is now sent to the axons' terminal membranes, and also produces late dendritic development and growing defects. In this project we will study how sorting perturbation in absence of PKD1 and its regulators activities influences selectivity and distribution of neurotrophic and neurotransmitter receptors, and how these sorting changes affect number, size and functionality of neuronal processes (axons and dendrites). These results will help to acquire greater knowledge about transport and sorting mechanisms of neuronal growth regulatory membrane proteins. In addition, these studies will contribute with new valuable information necessary to understand numerous neurological diseases.

La protección vegetal en los cultivos. Aportes desde la fitopatología para el manejo de las enfermedades. Biología, epidemiología, manejo y control de hongos y bacterias fitopatógenas asociados a cultivos.

Las enfermedades de los cultivos son uno de los factores de mayor incidencia en el rendimiento de los cultivos, sea por las pérdidas que ocasiona como en el incremento de costos que genera su control. La estrategia de manejo de enfermedades incluye una serie de medidas entre las que se cuenta el control químico. El uso indiscriminado de esta alternativa trae aparejado serios problemáticas biológicas en los organismos involucrados y puede ser factor de riesgo de la salud pública. El conocimiento de los agentes perjudiciales de los cultivos, su forma de causar enfermedad y el manejo y control de los mismos son factores fundamentales para reducir estos riesgos. Los nuevos sistemas de producción, los cambios que se generan en el agroecosistema, la generan de nuevos ingredientes activos fungicidas y la evolución de la genética en las poblaciones perjudiciales y benéficas plantean desafíos para enfrentar y la formulación de criterios y formas de manejo actualizadas. En experimentos conducidos en laboratorio, en cámaras de crecimiento, en lotes de producción y en invernaderos, se procurará desenvolver métodos de diagnóstico, cuantificación y control de los agentes causales de las principales enfermedades de cultivos, contribuyendo a la sustentabilidad de los mismos. También serán generados momentos de transmisión de conocimientos, para poder volcar a los diferentes sectores, productores, técnicos, empresas, estado y sociedad, la información generada, como recibir de ellos sus inquietudes para generar nuevos proyectos de investigación.

Molecular biological characterization of aggressive paraganglioma

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2011

Molecular analysis of death receptors mediated apoptotic and non-apoptotic signalling pathways in human keratinocytes

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2011

Molecular biological analysis of dynamic interactions between influenza viruses and host cells : host cell proteomes and viral replication dynamics

Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2011

Insights into molecular mechanisms regulating the activity of multidomain proteins in living cells using FRET-FLIM

FRET-FLIM, ENERGY TRANSFER, LIFETIME, DECAY ASSOCIATED SPECTRUM, DAS, KINASE, MAGUKS, SINGLE PHOTON COUNTING, PICOSECOND-TIME RESOLVED FLUORESCENCE SPECTROSCOPY, GFP, CFP, YFP, TOPAZ, NANOMETER, MICROSCOPY, LYMPHOCYTES, LCK, SAP97

Molecular dynamics of the neuronal Ca 2+ -binding proteins Caldendrin and Calneurons

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2009

Molecular determinants for the subcellular distribution of the synapto-nuclear protein messenger Jacob

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2010

Molecular mechanisms of classical fear conditioning : GABAergic factors and their role in fear-related network activities

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2010

Molecular mechanisms of Campylobacter jejuni induced transmigration and invasion of host target cells

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