Ciencia UANL (Año 19, No.78)

Revista de divulgación científica de la Universidad Autónoma de Nuevo León

Análisis transcripcional de la vía de secreción y metabolismo del metanol durante la producción de una proteína heteróloga en Pichia pastoris

La levadura metilotrófica Pichia pastoris es de gran importancia industrial principalmente en la producción de proteínas heterólogas. En un estudio reciente se emplearon cinco factores ambientales para definir condiciones de cultivo a nivel de bioreactor que condujeron a altos (CM) y bajos (CP) niveles de la producción extracelular de una fitasa recombinante en una cepa Muts de P. pastoris. Los resultados de este estudio mostraron que bajo las condiciones CM, la demanda y consumo de O2 y de metanol fueron más altos y condujeron a valores más altos en la velocidad específica de crecimiento (μ), biomasa (2.7 veces), niveles de producción de fitasa extracelular (5.5 veces) y rendimientos (Yp/x) que en CP. Con el fin de comprender los mecanismos de regulación transcripcional que afectan a la fisiología de P. pastoris por la sobre-producción de la proteína recombinante y las condiciones de cultivo, en este trabajo se realizó un análisis de expresión diferencial de genes (DGE) empleando la tecnología de secuenciación masiva de mRNA (RNAseq) de la cepa Muts de P. pastoris crecida bajo las condiciones CM y CP reportadas previamente. Además se validaron los resultados del estudio de DGE mediante RT-qPCR. Resultados: La expresión de 4,950 genes, el 93% de los genes totales anotados, fueron detectados. Se sub- y sobre-expresaron 350 y 413 genes respectivamente en CM respecto a CP. En CM vs CP se sobre-expresaron significativamente términos relacionados con la biosíntesis de aminoácidos, biosíntesis de nucleósidos de purina, regulación de la traducción, glicosilación de proteínas y mitosis, indicando una mayor actividad anabólica en CM. La transcripción del gen heterólogo y de los genes de la ruta de desasimilación del metanol no mostraron diferencias entre ambas condiciones de cultivo y fue inducida en metanol. Sin embargo las enzimas claves (DAS1 y DAS2) de la ruta de asimilación del metanol se sobre-expresaron significativamente en CM vs CP, indicando que CM está favorecida la producción de biomasa y la generación de energía a través de esta vía, explicando los valores más altos para la μ y biomasa obtenidos en CM respecto a CP. De 110 genes analizados involucrados en la vía de secreción, 20 se sobre-expresaron en CM vs CP, la sobre-expresión de estos genes indicaron que bajo las condiciones de CM, se presenta una mayor actividad transcipcional de los genes implicados en el transporte y translocación hacia el RE (15%), genes implicados en el plegamiento de proteínas en RE (25%), así como genes relacionados en el procesamieto de las proteínas a través del RE (30%) y Golgi (35%) que permitieron un estado fisiológico favorable para la secreción de la proteína heteróloga. De los 44 genes relacionados con el estrés en RE durante la secreción, en CM vs CP se sobre-expresaron genes UPR indicando, que bajo condiciones de CM, se promueve la expresión de genes relacionados con el plegamiento de proteínas y probablemente se evita el acumulamiento de proteínas mal plegadas. La sub-expresión de todos los genes relacionados con autofagia, es uno de los factores que podría explicar la menor actividad proteolítica observada en CM. Finalmente se observó una correlación entre los métodos de RNA-seq y RTqPCR (r2=0.7). Conclusiones: El análisis de la DGE señala que los factores ambientales en CM condujeron a la regulación de la expresión de genes del proceso de secreción y genes relacionados al estrés en RE durante la secreción que condujeron a valores de Yp/x, más altos en CM que en CP y no se atribuyen a una expresión diferencial del gen heterólogo. La regulación de la ruta del metanol hacia la asimilación y una mejor respuesta de adaptación al estrés en CM condujeron a un mayor crecimiento y producción de biomasa en CM que en CP.

Determinación de las condiciones de vitrificación del sistema de BaO-TiO₂-Nb₅, con adiciones de AI₂O₃ y B₂O₃, para la generación de precursores dieléctricos

Propósito y Método de estudio: Este estudio se ha basado en la determinación de las condiciones de vitrificación del sistema óxido: BaO-TiO2-Nb2O5 con adiciones de Al2O3 y -B2O3. Este método representa una alternativa para la obtención de fases cristalinas de titanato de niobio, que presenten propiedad dieléctrica, ya que estas fases cristalinas contribuyen al desarrollo vitrocerámico dieléctrico dentro de la industria de la electrónica. Para la caracterización del vidrio y la posterior caracterización del vitrocerámico se utilizaron las técnicas de DRX, ATD y espectroscopia de impedancia, cuyos datos obtenidos se utilizaron para obtener un vidrio estable y someterlo a un tratamiento térmico adecuado para la producción y el control de la cristalización del vitrocerámico, así como también para determinar las fases cristalinas presentes. Conclusiones y contribuciones: Se obtuvieron vidrios estables en el rango de composición (en% peso) 50BaO-25Nb2O3-25TiO2 con adiciones del 5, 10, 15 y 20% en peso de B2O3, mediante un tratamiento térmico a 1450°C por 2 horas para producir un material homogéneo, dado que se obtuvieron vidrio estables solo con la adición de B2O3 se optó por omitir el Al2O3. Posteriormente, se realizaron tratamientos térmicos a los vidrios estables, para inducir su cristalización controlada. Las propiedades dieléctricas de los vitrocerámicos producidos fueron medidas por espectroscopia de impedancia.

Síntesis, caracterización, propiedades eléctricas y electroquímicas de Na₃V₂-xAlx(PO₄)2F₃ (x=0,0.02, 0.05, 0.1) como cátodos para su aplicación en baterías de ion-litio

Propósito y Método del Estudio: La demanda de baterías recargables ha aumentado de manera significativa cada año durante la última década impulsada por las necesidades vinculadas con el desarrollo tecnológico (portabilidad, alto desempeño de dispositivos electrónicos, vehículos eléctricos). La batería ión-litio es el dispositivo de mayor consumo, está diseñado para el almacenamiento y conversión de energía eléctrica basado en electrodos de intercalación. En la actualidad los esfuerzos están dirigidos a la mejora y/o remplazo de los componentes actuales de las baterías: ánodo, cátodo (LiCoO2) y electrolito, por materiales que tengan más altos rendimientos en términos de energía, potencia, costo, confiabilidad, tiempo de vida y seguridad. En este trabajo de investigación se prepararon y caracterizaron cuatro compuestos Na3V2-xAlx(PO4)2F3 (x= 0, 0.02, 0.05, 0.1) como materiales catódicos para baterías ión-litio. Estos materiales se obtuvieron mediante el método Pechini. La caracterización morfológica y microestructural se llevó a cabo por Microscopia Electrónica de Barrido de Emisión de Campo (FESEM), el análisis textural por Fisisorción de N2 por la técnica BET; la composición química y cristalográfica se determinó por Espectroscopia de Emisión de Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP-OES), Espectroscopia de Energía Dispersiva de Rayos X (EDXS) y Difracción de Rayos X (XRD), mientras que por Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS) se realizó la caracterización eléctrica; por último la aplicación de los materiales como cátodos en baterías ión-litio se evaluó mediante pruebas Galvanostáticas de carga/descarga. Contribuciones y Conclusiones: Se establecieron las condiciones de síntesis para los materiales Na3V2-xAlx(PO4)2F3 x= 0, 0.02, 0.05 y 0.1 vía método Pechini. El dopaje de la fase Na3V2-xAlx(PO4)2F3 se llevó a cabo con éxito hasta x=0.1 moles de aluminio, dado que se conservó la estructura cristalina tetragonal del Na3V2(PO4)2F3 (JCPDS 01-089-8485). Los materiales obtenidos tienen una microestructura formada por partículas de forma granular de tamaño nanométrico (40-100nm), esto se atribuye al efecto del carbono residual en la muestra (en promedio 8% en peso) ya que inhibe el crecimiento de partícula, además que permite mejorar el contacto entre las partículas lo que beneficia a la conductividad electrónica del material. Los materiales obtenidos tienen en promedio un tamaño de poro de 20 nm, con un área superficial del orden 30 m2/g. La fase con 0.05 moles de aluminio presentó el mejor resultado bajo las condiciones de estudio. Conjuga dos de las características básicas de una batería, presenta una alta capacidad de carga/descarga (123/101 mAh/g a un voltaje de celda de 4.4 V vs Li) y una buena capacidad de retención (82%), en comparación al material sin dopar (128/63 mAh/g y 49% de retención). Por lo anterior, el dopaje de la fase Na3V2(PO4)2F3 con Al, logró la estabilización de la estructura frente a los procesos de ciclado. Por lo cual es un material prometedor para su aplicación como cátodos en baterías ión-litio o ión-sodio.

Determinación de metales pesados y evaluación de la biotransferencia de especies inorgánicas de arsénico en leche bovina cruda

Propósito y método de estudio: En el presente estudio se evaluó el factor de biotransferencia (FBT) de arsénico (As) inorgánico en leche bovina cruda a través de agua de consumo en zonas contaminadas con este metaloide en México. Las muestras de leche y agua fueron colectadas en municipios de Durango, San Luis Potosí y Zacatecas zonas lugares donde se lleva a cabo la minería y con antecedente de contaminación por As. Para el análisis de As total fue empleado el método de digestión acida asistido por microondas (EPA 3052). La extracción de especies inorgánicas de As fue asistida por microondas empleando H3PO4 0.3 M a 90 °C durante 30 min, para su posterior separación en una resina de intercambio aniónico fuerte (SAX). La determinación de As total y de especies de arsénico se llevó a cabo por Espectrometría de Masas con Fuente de Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP-MS). Adicionalmente en las muestras leche previamente digeridas se analizó el contenido total de Pb, Cd, Cu, Zn y Fe por ICP-MS con la finalidad de evaluar el grado de contaminación por estos metales y establecer una correlación con la concentración de As en leche y el posible origen de la contaminación. Contribuciones y conclusiones La concentración de As total en el agua de la mayoría de las zonas de estudio superó el límite permisible para agua de consumo según la norma oficial NOM-127-SSA1-1994-2000 (25 μg/L). En cuanto a las muestras de leche, las concentraciones de As se encontraron entre el límite de detección y 472.80 μg/kg, siendo los estados de Durango y San Luis Potosí los que presentaron las concentraciones mayores. Las concentraciones de los otros metales analizados en leche mostraron que el promedio de Pb en leche en Zacatecas y San Luis Potosí, superó el límite permisible de acuerdo a la Comisión Europea. Así mismo para el caso del Cd la concentración media en el estado de San Luis Potosí superó los niveles ya reportados. Las zonas de San Luis Potosí, Durango y Zacatecas presentaron niveles altos de metales esenciales (Zn, Cu y Fe). Además se encontró que para los metales analizados (Pb, Cd, Cu, Zn y Fe) se presentó una correlación positiva estadísticamente significativa (p < 0.05) con As en leche, lo cual sugiere una fuente de contaminación común la minera que se realiza en los sitios de estudio. En cuanto a la concentración de especies de As inorgánico en leche, las concentraciones para la especie de As (V) fueron mayores (79.60-242.20 μg/kg) que las de As (III) (31.00-96.81 μg/kg); dado que la especie de As (V) presenta un menor grado de toxicidad podría indicar menor riesgo para la población que ingiere este alimento. Por último, se determinó el FBT de especies de As inorgánicas a través del agua de consumo, obteniéndose valores superiores a los ya reportados para As total (2.6 x 10-6 a 6 x 10-4); sin embargo, no se encontró una correlación significativa entre As en leche y arsénico en agua (p ˃0.05), lo cual sugiere que el agua no es la única vía de exposición de este metaloide. Para una posterior evaluación del factor de biotransferencia se sugiere el analizar el contenido de As en alimento y el suelo donde habita el organismo e incorporar estas fuentes de contaminación al modelo del FBT.

Un modelo para la obtención del PIB trimestral de las entidades federativas de la República Mexicana: aplicación del método de Chow-Lin

La ciencia económica ha tratado de encontrar herramientas que permitan pronosticar variables relevantes tales como producción, inversión, consumo, etc. con la mayor precisión posible; es decir, se ha buscado anticipar el comportamiento de aquellas variables que tienen relevancia para la toma de decisiones de los agentes económicos (empresas, gobierno y hogares). Pensar en realizar un pronóstico del Producto Interno Bruto en nuestro país implica un alto grado de dificultad, pues depende de variables macroeconómicas internas y externas, y más complicado aún si se intenta estimar un modelo del PIB a nivel de entidades federativas.

Componentes actitudinales que impactan en el rendimiento académico de matemáticas en alumnos de cuarto semestre de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL

Esta investigación tiene como propósito determinar cuáles son los componentes de las actitudes que impactan en un mayor rendimiento académico en las matemáticas, se trabajó con los alumnos de cuarto semestre de las carreras de Ingeniero en Aeronáutica (IAE) e Ingeniero en Materiales (IMT) de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la UANL. El instrumento elegido para medir las actitudes de los alumnos fue un cuestionario de veinticinco ítems en formato tipo escala Likert, diseñado por Elena Auzmendi (1991) el cual está integrado por cinco dimensiones (utilidad, ansiedad, confianza, agrado y motivación). Para estimar el rendimiento académico de los alumnos en matemáticas se elaboró una prueba con preguntas o problemas con formato de opción múltiple en áreas de Cálculo Diferencial e Integral, Ecuaciones Diferenciales y Álgebra. Además de realizar un análisis de frecuencias, los componentes fueron analizados bajo un modelo de regresión lineal múltiple para el cual se verificaron cada uno de los supuestos básicos con que debe contar toda regresión utilizando el paquete estadístico STATA. Las variables que resultaron ser significativas en el presente estudio fueron las relacionadas al componente emocional o afectivo de las actitudes de los estudiantes, dichas variables son la ansiedad y el agrado, lo que nos hace reflexionar y buscar propuestas para atender estas dos dimensiones qué tanto impacto tienen en el rendimiento académico del estudiantado.