Cirp function and characterisation in RNA and microRNAs

In order to search for novel genes involved in cell proliferation, the hypothesis was that by infecting primary cells with a cDNA library of immortal cells would render immortalizing genes. Consequently it has been discovered CIRP (Cold inducible RNA-binding protein). Mammalian cells exposed to mild hypothermia show a general inhibition of protein synthesis and a concomitant increase in the expression of a small number of cold-shock mRNAs and proteins. Rbm3, another RNA binding protein belonging to the same family, has been postulated to facilitate protein synthesis at mild cold shock. To investigate if the same occurs for CIRP, CIRP was overexpressed in primary cells and protein sintesis was measured. Interestingly, CIRP increased protein synthesis, however, such increase did not involve an increase in the polysome fraction or affected the ribosome profile. In addition, the effect caused by CIRP inhibition or knockdown was also analyzed. Different siRNAs against CIRP were tested. Once checked their efficiency by decreasing CIRP at mRNA and protein levels, proliferation was tested by BrdU, cell number (DAPI) and proliferation curves were performed. Interestingly, CIRP provoke a decreased proliferation in primary cells: MEFs, HMEC; and cancer cells: TERA2 and HeLa. In conclusion, we describe for the first time that CIRP bypasses replicative senescence when over-expressed at physiological temperature (37ºC) by increasing a general protein synthesis. This effect is achieved through ERK1/2 activation in MEFs.The decrease in growth rate found in mammalian cells treated with mild cold stress is not entirely attributable to arrested metabolism. This decrease may also involve an active process in which CIRP and other stress-responsive proteins play a fundamental role in stimulating proliferation. Although most cell proteins are down-regulated or inhibited with cold stress, CIRP is activated to maintain cells in an active proliferative status and its overexpression at 37°C might be potentially oncogenic.

Bioinformàtica de ARNs: simulacions d'evolució de viroids i xarxes de molècules de ARN

L'objectiu pràctic principal d'aquest projecte va consistir en la construcció d'un codi informàtic destinat a efectuar simulacions de poblacions de molècules de ARN que es repliquen i evolucionen en el temps. Encara que el projecte es va dirigir cap a la investigació de la interacció entre els viroids i els mecanismes de defensa de la planta, els resultats finals del treball efectuat ens van conduir a conclusions aplicables a l'escala del genoma sencer i no només als viroids o ARNs. En aquest estudi es van analitzar, en l’àmbit de la genètica de poblacions, les conseqüències de la selecció natural endarrerida. Estudis clàssics de la evolució en aquest àmbit han considerat que un individu genera fills en proporció amb la seva superioritat reproductiva (o fitness), un procés en que es poden produir mutacions. L'adquisició de mutacions que produeixen en el individu una fitness molt baixa (mutacions deletèries) impliquen l'impossibilitat de reproducció. En la hipòtesi de selecció endarrerida, els individus que adquireixen mutacions deletèries encara es poden reproduir amb normalitat unes quantes generacions. Durant aquest retard o "compte enrere", els danys transmesos als fills podrien ser reparats mitjançant ulteriors mutacions compensatòries. En l'absència d'aquest tipus de mutacions compensatòries, el fill esdevé estèril i per tant no es podrà reproduir. En aquest treball s’ha estudiat les conseqüències genètiques al nivell poblacional d'aquest retard mitjançant simulacions numèriques i modelitzacions teòriques. Els resultats mostren que la selecció amb retard abaixa el llindar d'error (error threshold), posant en perill la supervivència de la població. De l'altra banda, sorprenentment, aquest retard no deixa cap traça al nivell de la diversitat de les seqüències genòmiques en la població. Aquestes conclusions suggereixen que la selecció endarrerida és difícilment detectada en les dades genètiques i per tant, podria ser un fenomen comú però rarament detectat.

Biophysical requirements of power-supply systems: nuclear energy and fossil energy

The report presents a grammar capable of analyzing the process of production of electricity in modular elements for different power-supply systems, defined using semantic and formal categories. In this way it becomes possible to individuate similarities and differences in the process of production of electricity, and then measure and compare “apples” with “apples” and “oranges” with “oranges”. For instance, when comparing the various unit operations of the process of production of electricity with nuclear energy to the analogous unit operations of the process of production of fossil energy, we see that the various phases of the process are the same. The only difference is related to characteristics of the process associated with the generation of heat which are completely different in the two systems. As a matter of facts, the performance of the production of electricity from nuclear energy can be studied, by comparing the biophysical costs associated with the different unit operations taking place in nuclear and fossil power plants when generating process heat or net electricity. By adopting this approach, it becomes possible to compare the performance of the two power-supply systems by comparing their relative biophysical requirements for the phases that both nuclear energy power plants and fossil energy power plants have in common: (i) mining; (ii) refining/enriching; (iii) generating heat/electricity; (iv) handling the pollution/radioactive wastes. This report presents the evaluation of the biophysical requirements for the two powersupply systems: nuclear energy and fossil energy. In particular, the report focuses on the following requirements: (i) electricity; (ii) fossil-fuels, (iii) labor; and (iv) materials.

Síntesi de siRNAs (short interfering RNAs) modificats amb nucleobases 5-metil i 5-propinil pirimidíniques i avaluació de la seva activitat in vitro en cultius cel•lulars i de la seva estabilitat en sèrum humà. Disseny de siRNAs dirigits a la inhibició de l'expressió de mutacions de l'oncogen K-ras.

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Stanford University, EEUU, entre 2007 i 2009. El present projecte es basa 1) en la síntesi de cadenes d'ARN dirigides a la inhibició de l'expressió gènica per un mecanisme d'ARN d'interferència (siRNAs o short interefering RNAs) i 2) en l'avaluació de l'activitat in vitro d'aquests oligonucleòtids en cultius cel•lulars. Concretament, la meva recerca ha estat enfocada principalment a l'estudi de cadenes de siRNA modificades amb nucleobases 5-metil i 5-propinil pirimidíniques. Es tractava d'avaluar l'efecte que exerceixen els factors estèrics en el major groove (solc major) dels siRNAs sobre la seva activitat biològica. En aquest sentit, he dut aterme síntesi de fosforamidits de nucleòsis pirimidínics modificats a la posició C-5 de la nucleobase. A continuació he incorporat aquestes unitats nucleosídiques en cadenes d'ARN emprant un sintetitzador d’ADN/ARN i he estudiat l'estabilitat dels corresponents dúplexs d'ARN mitjançant experiments de desnaturalització tèrmica. Finalment he dut a terme experiments d'inhibició de l'expressió gènica en cèl.lules HeLa per tal d'avaluar l'activitat biològia d'aquests siRNAs modificats. Els resultats d'aquests estudis han posat de manifest que la presència de grups voluminosos com el propinil a l'extrem 5' del dúplex de siRNA (definit per la cadena guia o antisense) influeix de forma molt negativa en la seva activitat biològica. En canvi, grups menys voluminosos com el metil hi influeixen positivament, de manera que algunes de les cadenes sintetitzades han resultat ser més actives que els corresponents siRNAs naturals (wild type siRNAs). A més, aquest tipus de modificació contribueix positivament en l'estabilitat de cadenes de siRNA en sèrum humà. Aquest treball ha estat publicat (Terrazas, M.; Kool, E.T. "Major Groove Modifications Improve siRNA Stability and Biological Activity" Nucleic Acids Res. 2009, in press).

Les associacions

Estudi i desenvolupament del concepte, regulació i règim jurídic de les associacions. El treball està estructurat en quatre capítols. En el primer es desenvolupa l'estudi de les persones jurídiques, analitzant el concepte de persona jurídica, les classes de persones jurídiques i altres aspectes com la seva capacitat i responsabilitat, el seu domicili i nacionalitat, el seu règim comptable i documental i la seva extinció. En el segon capítol es tracta la normativa sobre associacions, tant a nivell estatal com a nivell de Catalunya. El tercer capítol tracta amb profunditat el concepte i l'estructura de les associacions. El quart i últim capítol s'ocupa del règim jurídic de les associacions, analitzant els següents aspectes; la constitució, l'organització, el règim econòmic, les modificacions estructurals i la dissolució de les associacions. S'analitzen les associacions declarades d'utilitat pública.

Quantificació de l'error comès pels models de níxol ecològic al predir la distribució d'especies generalistes

Report for the scientific sojourn carried out at the University of California at Berkeley, from September to December 2007. Environmental niche modelling (ENM) techniques are powerful tools to predict species potential distributions. In the last ten years, a plethora of novel methodological approaches and modelling techniques have been developed. During three months, I stayed at the University of California, Berkeley, working under the supervision of Dr. David R. Vieites. The aim of our work was to quantify the error committed by these techniques, but also to test how an increase in the sample size affects the resultant predictions. Using MaxEnt software we generated distribution predictive maps, from different sample sizes, of the Eurasian quail (Coturnix coturnix) in the Iberian Peninsula. The quail is a generalist species from a climatic point of view, but an habitat specialist. The resultant distribution maps were compared with the real distribution of the species. This distribution was obtained from recent bird atlases from Spain and Portugal. Results show that ENM techniques can have important errors when predicting the species distribution of generalist species. Moreover, an increase of sample size is not necessary related with a better performance of the models. We conclude that a deep knowledge of the species’ biology and the variables affecting their distribution is crucial for an optimal modelling. The lack of this knowledge can induce to wrong conclusions.

Avaluació de la teratogènia in vitro mitjançant el cultiu d’embrions sencers (WEC)

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Charité - Universitätsmedizin Berlin, Alemanya, entre novembre i desembre del 2007. En aquest treball es presenta el protocol a seguir per a dur a terme el cultiu d’embrions sencers in vitro (Whole Embryo Culture, WEC). Amb aquest protocol es pretén implementar la tècnica del WEC en el laboratori de la Unitat de Toxicologia de la Facultat de Farmàca (UB), seguint la metodologia apresa durant l’estada i deixant per escrit tots els passos seguits i el material i la metodologia concreta de cadascun d’ells. En el WEC es cultiven embrions de rata de 9.5 dies durant 48h en ampolles rotatòries en un medi líquid i amb una fase gasosa controlats. Durant el cultiu, tenen lloc dos processos principals: el plegament de l’embrió i l’organogènesi. Els embrions durant els dos dies que dura el cultiu es pleguen en els plans transversal i sagital, passant d’un embrió pla a un altre de cilíndric en forma de “C”. En aquest període, a més, es produeixen importants processos d’organogènesi com la neurulació, la formació de la cresta neural, dels somites, dels vasos sanguinis - el cor inclòs- i de la sang. Es comencen a formar la placoda nasal, la vesícula oftàlmica, la vesícula òtica, les extremitats superiors i inferiors i la cua. En la memòria adjunta es descriuen amb detall els processos d'aparellament dels animals, preparació del material i del medi de cultiu, el procés d'aïllament del embrions en el dia 9.5, les condicions de cultiu i l'avaluació dels embrions en el dia 11.5. Finalment es presenten resultats d'embrions en situació control amb un correcte desenvolupament i es mostra com, al final de l'estada, es va aconseguir el cultiu d’embrions control amb un desenvolupament correcte i estadísticament sense diferències respecte als diferents paràmetres mesurats en comparació amb els embrions control de la Charité-Universitätsmedizin de Berlin.

Progresión tumoral y búsqueda de nuevas dianas terapéuticas en la familia de tumores del sarcoma de Ewing: función biológica de la caveolina-1

El sarcoma de Ewing es el segundo tumor óseo infantil más frecuente y presenta una alta incidencia de enfermedad metastática. Este tipo de tumores presentan una traslocación génica característica que da origen a una proteína de fusión, normalmente EWS/FLI1. Esta proteína de fusión actúa como factor de transcripción aberrante regulando la expresión de diferentes genes implicados en la iniciación, mantenimiento y progresión del tumor. Nuestro grupo describió como uno de estos genes diana a la caveolina 1 (CAV1) describiendo además su papel determinante en el fenotipo maligno del sarcoma de Ewing, en la tumorigénesis y en la resistencia a apoptosis inducida por quimioterapia. Para investigar el papel concreto de CAV1 en el proceso metastático de este sarcoma, creamos un modelo de baja expresión de CAV1 en líneas celulares de sarcoma de Ewing y determinamos cambios en su capacidad migratoria, invasiva y metastática. En los ensayos in vitro hallamos una menor capacidad migratoria de las células knockdown de CAV1 y una reducción en la expresión de MMP9 y en la actividad de MMP2. La regulación de la actividad de MMP2 parece estar relacionada con la posible regulación que ejerce CAV1 en la función de MT1-MMP, proteína fundamental para la activación de MMP2. Por otro lado, en este estudio proponemos que CAV1 promueve la expresión de MMP9 tanto transcripcionalmente, regulando la vía de señalización ERK1/2, como a nivel post-transcripcional regulando la vía RSK1/rpS6. Además, en los ensayos de metástasis experimental in vivo las células knockdown de CAV1 presentaron una menor incidencia de metástasis pulmonar, hecho que correlacionó con una disminución en la expresión de SPARC, una proteína de adhesión importante en procesos metastáticos. En resumen, nuestros resultados evidencian la importancia de CAV1 en el proceso metastático del sarcoma de Ewing.

Búsqueda de ancentros comunes entre genomas de diferentes especies

La cerca de similituds entre regions de diferents genomes ofereix molta informació sobre les relaciones entre les especies d’aquest genomes. Es molt útil per a l’estudi de la conservació de gens d’una especia a un altre, de com les propietats d’un gen son assignades a un altre gen o de com es creen variacions en genomes diferents durant l’evolució d’aquestes especies. La finalitat d’aquest projecte es la creació d’una eina per a la cerca d’ancestres comuns de diferents especies basada en la comparació de la conservació entre regions dels genomes d’aquestes especies. Per a una comparació entre genomes mes eficaç una part important del projecte es destinarà a la creació d’una nova unitat de comparació. Aquestes noves unitats seran superestructures basades en agrupació dels MUMs existent per la mateixa comparació que anomenarem superMUMs. La aplicació final estarà disponible al servidor: http://revolutionresearch.uab.es

Paper de la quinasa IKKalpha al càncer colorectal

Prèviament havíem identificat la presència d’una forma de l’IKKα de 45kD que s’expressa específicament en el nucli de les cèl.lules de cancer colorectal. A més havíem demostrat que aquesta forma estava fosforilada la qual cosa suggereix que es tracta d’una forma activa d’IKKa. Un dels objectius que ens varem plantejar va ser determinar el mecanisme per el qual es generava aquesta forma de la quinasa. Mitjançant eines bioinformàtiques hem identificat possibles llocs de processament proteolític en la seqüència d’IKKα que podrien ser responsables de generar el fragment de 45kD present en les cèl.lules tumorals. Després, hem demostrat que les proteases identificades in silico són capaces de processar IKKa in vitro, específicament en els llocs predits. S’ha pogut constatar, mitjançant la mutació dels possibles llocs de processament, que només un dels llocs identificats bioinformàticament corresponent a Cathepsin B/L era funcional in vitro, mentre que els altres llocs predits no ho eren. D’igual manera, l’expressió ectòpica de la Cathepsin B o L és capaç de produïr el processament d’IKKα. Pel contrari, la inhibició de l’activitat de la proteasa mitjançant inhibidors específics és capaç de bloquejar el processament d’IKKa en cèl.lules tumorals. Finalment, hem demostrat que els nivells de la Cathepsin B i L, proteases identificades com a responsables de processar IKKa es troben sobre-expressades en la majoria de les mostres humanes de càncer de colon analitzades comparat amb el teixit normal adjacent del mateixos pacients.