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.

Estudio de diagnóstico sobre la problemática ambiental en el municipio Linares, N.L., México, para el diseño de acciones ambientales educativas

El desarrollo de ésta investigación se llevó a cabo en el municipio Linares, Nuevo león, México, donde se realizó un estudio de diagnóstico, el cual pretende identificar y atender necesidades de bienestar social prioritarias relacionadas con el medio ambiente, impulsando la participación ciudadana mediante la educación, con el fin de crear el sentido de pertenecía cultural de los linarenses para promover la formación de actitudes y hábitos que los lleven a transformarse integralmente en una sociedad más evolucionada. Así mismo, inducir y vincular a los habitantes del municipio en el desarrollo de la comunidad. El objetivo de esta investigación es evaluar el impacto a través de la implementación de estrategias educativas para lograr un equilibrio entre los retos que el diagnóstico plantee y las problemáticas a resolver a través de los esfuerzos que se emprendan en materia de; ecología, salud, educación, cultura ecológica, cultura del reciclaje, limpieza, reforestación y participación proactiva por convicción de todos los sectores de la sociedad. Se tomó como muestra de estudio a los habitantes de Linares, N.L., dividida en tres sectores sociales, uno de ellos, la población estudiantil, conformada por 2 niveles educativos (primaria y secundaria), el sector público (familias y público en general) y el sector de informantes clave o líderes de opinión (líderes de instituciones). Se aplicaron encuestas para obtener un diagnóstico de la situación ecológica actual de la población, después de los primeros resultados se determinó los problemas principales en los cuales se ve involucrada la sociedad (Basura, Reforestación y Salud), posteriormente se desarrolló una serie de actividades como talleres, conferencias, pláticas informales. Se realizó un segundo estudio, contemplando a los mismos sectores sociales para observar los cambios generados, mejorando la situación en la población.

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.

Foto-oxidación de bisfenol A bajo la acción de luz visible: el monitoreo de oxígeno disuelto como evidencia de la degradación

Propósito y Método del Estudio: El semiconductor más utilizado para su uso en fotocatálisis es el TiO2 debido a sus características como bajo costo, inocuidad y eficiencia fotocatalítica; alguno de los inconvenientes del uso de este material es su capacidad de activarse con radiación UV. En el presente trabajo se modificó al catalizador TiO2 con N a través del método de síntesis coloidal con el propósito de hacerlo fotoactivo bajo radiación visible; se sintetizaron catalizadores modificados a diferentes cantidades teóricas de nitrógeno, los cuales se caracterizaron morfológica y estructuralmente; posteriormente se evaluó la actividad fotocatalítica, bajo radiación visible con una solución de Bisfenol A realizando el seguimiento de la degradación fotocatalítica mediante espectroscopia UV-Vis y cromatografía de líquidos de alta resolución acoplado a espectrometría de masas (HPLC-MS). Contribuciones y Conclusiones: los resultados confirmaron que la incorporación de Nitrógeno al TiO2 provoca cambios en la cristalinidad, morfología y área superficial, así como en su actividad con radiación visible. La evolución fotocatalitica demostró que el catalizador modificado con 5% fue el que presento mayor eficiencia en la degradación de Bisfenol A.