Nitric oxide (NO) is a neurotransmitter involved in memory processes. Currently, the only recognized physiological signalling pathway controlled by NO is the activation of guanylyl cyclase. In this thesis, we propose an alternative NO-signalling pathway that involves the Heme-regulated eukaryotic initiation factor-2a kinase (HRI) and eIF2a phosphorylation. We have found that the enzyme BACE1, a key protein in Alzheimer’s disease (AD), is controlled by this novel pathway. This pathway would be involved in the physiology of memory formation and learning processes. We have also studied how an external stress factor, the Herpes Simplex Virus 1, can disrupt this cascade leading to a pathological increase in BACE1 and amyloid ß-peptide (Aß) production. Aß aggregates forming fibrils that generate free radicals. These react with NO producing peroxynitrite, which contribute to AD progression. Since NO turns toxic when produced in a pro-oxidant environment we have also studied the effect of peroxynitrite in Stroke. / L’òxid nítric (NO) és un neurotransmissor involucrat en processos de memòria. Actualment, l’única cascada de senyalització fisiològica controlada per NO consisteix en l’activació de la guanilat ciclasa. En aquesta tesi, en proposem una d’alternativa que inclou la fosforilació de eIF2a per la Heme-regulated eukaryotic initiation factor-2a kinase (HRI). Hem mostrat com l’enzim BACE1, una proteïna clau en la malaltia d’Alzheimer (AD), és controlat per aquesta nova cascada de senyalització, que podria estar involucrada en la fisiologia de l’aprenentatge i la memòria. També hem estudiat com un factor d’estrès extern, l’ Herpes Simplex Virus 1, pot pertorbar aquesta cascada donant lloc a increments patològics en BACE1 i pèptid ß-amiloide (Aß). L’Aß agrega formant fibril·les que generen radicals lliures. Aquests reaccionen químicament amb NO produint peroxinitrit, que contribueix a la progressió de l’AD. Pel fet que l’NO esdevé tòxic quan és produït en un entorn pro-oxidant, hem estudiat també l’impacte que el peroxinitrit té en l’ictus.

Human epidermis relies on a population of adult stem cells to maintain its homeostasis. Stem cells transit from a dormant to an active state and undergo a tightly regulated process of differentiation that replenishes the tissue according to its needs. This process either replaces cells that get shed away, or contributes to tissue healing upon injuries, such as wounding. Distinct molecular mechanisms are required to keep human epidermal stem cells localized in their niche and for their active proliferation and mobilization, while others regulate their differentiation status. However, little is known about the proper global chromatin modifications that ensure the correct transition between these stem cell states. This work shows that Cbx4, a Polycomb Repressive Complex-1 (PRC1)-associated protein, maintains human epidermal stem cells slow-cycling and undifferentiated, while protecting them from senescence. Interestingly, abrogating the polycomb activity of Cbx4 impairs its anti-senescent function without affecting stem cell differentiation, indicating that differentiation and senescence are independent processes in human epidermis. Conversely, Cbx4 inhibits stem cell activation and differentiation through its SUMO ligase activity. Global transcriptome and chromatin occupancy analyses indicate that Cbx4 regulates modulators of epidermal homeostasis and represses factors, such as Ezh2, Dnmt1, and Bmi1, to prevent the active stem cell state. Interestingly, Cbx4 also represses genes required for neuronal fate repression, suggesting that it might have a role in ectoderm patterning during development. Cbx proteins are differently expressed during epidermal differentiation and the activity of Cbx4 towards promoting human epidermal stem cell quiescence is unique among the Cbx proteins. This suggests that different Polycomb complexes are assembled, based on the availability of its core member, and balance epidermal stem cell dormancy and activation, while continually preventing senescence and differentiation. / La homeostasis de la epidermis humana depende de una población de células troncales adultas (CTAs). Las CTAs alternan ciclos de quiescencia y actividad, seguidos por una regulación estricta de su diferenciación, según las necesidades celulares del tejido. Este proceso es esencial para repoblar el tejido de células envejecidas o dañadas. Cada estadío por el que transita una CTA está regulado por procesos moleculares específicos. Sin embargo, aún sabemos poco sobre los procesos que regulan la reorganización de la cromatina necesarios para mediar dichas transiciones en la población de las CTAs. Estos resultados demuestran que la proteina Cbx4, pertenciente al complejo Polycomb Repressive Complex-1 (PRC1), es necesaria para mantener a las CTAs de la epidermis humana quiescentes, indiferenciadas, y protegidas de la senescencia. A nivel molecular, la actividad polycomb de Cbx4 es únicamente necesaria para su función antisenescente, pero es dispensable para la regulación de la proliferación y diferenciación de las CTAs. La inhibición de la proliferación y diferenciación celular sin embargo depende de la activdad E3 SUMO ligasa de Cbx4. Analisis del transcriptoma global y de unión a la cromatina (ChIP), demuestran que Cbx4 regula la expresión de moduladores esenciales de la homeostasis de la epidermis, y reprime la expresión de factores necesarios para la activación de las CTAs, tales como Ezh2, Dnmt1 y Bmi1. Cabe destacar que Cbx4 también reprime la expresión de genes que determinam el linage neuronal, lo que sugiere que Cbx4 pueda ser importante para separar el neuroectodermo entre ectodermo y neuronas, durante el desarrollo embrionario. Cbx4 es la única proteina Cbx capaz de inducir entrada en quiescencia de las CTAs, y el resto de proteinas Cbx se expresa de forma diferente durante la diferenciación en la epidermis. Por lo tanto, nuestros estudios sugieren que la actividad de distintos complejos Polycomb actúa en los sucesivos estadíos de quiescencia, proliferación y diferenciación de las CTAs, a la vez que impiden su senescencia de forma constante.

The evolutionary history of H. neanderthalensis, interwoven with that of H. sapiens, has always fascinated the scientific world. Recent adavncess in paleogenetics shedds new light on the phylogenetic relationship between Neandertals and modern humans. The studies developed in this thesis intend principally to control the contaminants through the development of an anti-contamination protocol for decreasing the human contamination in pre-laboratory phases. We designed a PCR-based method specific for reducing human contamination during the laboratory analysis, and we analyzed the fragmentation pattern of the ancient sequences by massively parallel sequencing technologies. Furthermore, we studied two nuclear genes, TAS2R38 -associated to bitter taste perception- and ABO blood group system –involved in natural immunity- that provide specific information on aspects of the Neanderthal phenotype and adaptation. / La historia evolutiva d’H. neanderthalensis, imbricada amb la d’H. sapiens, ha fascinat sempre el món científic. Avenços recents en paleogenètica aporten una nova llum sobre la rel•lació filogenètica entre els neandertals i els humans moderns. Els treballs d’aquesta tesi intenten principalment controlar els contaminants mitjançant el desenvolupament d’un protocol d’anti-contaminació que disminueixi la contaminació humana de les mostres en la fase de pre-laboratori. Hem desenvolupat un mètode basat en la PCR específic per a reduïr els contaminants humans durant l’anàlisi en el laboratori, i hem analitzat el patró de fragmentació de les seqüències antigues amb tècniques de seqüenciació massiva en paral•lel. A més a més, hem estudiat dos gens nuclears, el TAS2R38 –associat a la percepció del gust amarg- i el grup sanguini ABO –implicat en la immunitat natural- que proporcionen informació específca sobre aspectes del fenotip i de les adaptacions dels neandertals.

Η συνοπτική ταξινόμηση των συστημάτων καιρού αφορά πληθώρα περιβαλλοντικών εφαρμογών. Προσφάτως, η γνωστική περιοχή για την οποία η συνοπτική ταξινόμηση έχει βαρύνουσα σημασία είναι αυτή της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Η γνώση της συνοπτικής κλιματολογίας μιας περιοχής, επιτρέπει την πρόγνωση και ενδεχομένως την αποφυγή επεισοδίων ρύπανσης, τα οποία οφείλονται είτε σε τοπικές πηγές είτε στην μεταφορά ρύπων. Η γνώση αυτή ενισχύεται σημαντικά μέσω της κατηγοριοποίησης (ταξινόμησης) των συνοπτικών καταστάσεων που επικρατούν σε μία δεδομένη περιοχή. Τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει προσπάθειες «αυτόματης», μη εμπειρικής, ταξινόμησης με την χρήση Η/Υ. Οι μέχρι τώρα προσπάθειες επικεντρώνονται σε κλασικές στατιστικές μεθόδους. Σκοπός αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μεθόδων και η υλοποίηση αλγορίθμων για την εξαγωγή και ψηφιακή επεξεργασία περιβαλλοντικών σημάτων και εικόνων. Η εφαρμογή των ανωτέρω οδηγεί στη δημιουργία έμπειρων συστημάτων συνοπτικής ταξινόμησης των συστημάτων καιρού, η οποία βασίζεται σε μεθόδους επεξεργασίας εικόνας, ανάλυσης και ομαδοποίησης δεδομένων, αναγνώρισης προτύπων και θεωρίας γράφων. Η σκοπιμότητα της παρούσης έρευνας διαφαίνεται από τη πρωτοτυπία που παρουσιάζει, η οποία έγκειται στο γεγονός ότι οι τεχνικές που παρουσιάζονται και που έχουν αντιμετωπίσει επιτυχώς σειρά προβλημάτων ταξινόμησης σε διάφορους γνωστικούς τομείς, εφαρμόζονται για πρώτη φορά στην Ελλάδα σε θέματα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας-Φυσικής του Περιβάλλοντος και συγκεκριμένα για την συνοπτική ταξινόμηση των συστημάτων καιρού. Τα χαρακτηριστικά των σύγχρονων μεθόδων επεξεργασίας εικόνας, θεωρίας γράφων και ανάλυσης δεδομένων, καθιστούν τις προτεινόμενες προσεγγίσεις αυτής της διατριβής ανταγωνιστικές τόσο σε επίπεδο ποιότητας ταξινόμησης όσο και σε υπολογιστικό χρόνο. / The synoptic classification of weather systems involves a variety of environmental applications. Recently, the synoptic classification has been found to be relevant with the cognitive area of air pollution. Knowing the synoptic climatology of a region, allows the prediction and possibly the prevention of pollution incidents, resulting in either local sources or in transport of pollutants. This knowledge is greatly enhanced by the categorization (classification) of the synoptic conditions in a given area. In recent years ‘automatic’, non-empirical, classification methods have been developed using computers. So far these efforts have been based on classical statistical methods. The aim of this PhD thesis is the development of methods and the implementation of algorithms to extract and process digital signals and environmental images. Consequently, expert systems for the synoptic classification of weather systems are created based on methods relative to image processing, data analysis and clustering, pattern recognition and graph theory. The objective of this research is demonstrated by its own originality which lies in the fact that the presented techniques have successfully addressed a number of classification problems in different topics. It is the first time that such methods have been applied on Meteorology-Climatology-Physics of the Environment in Greece, namely the synoptic classification of weather systems. The characteristics of the modern methods proposed in this PhD thesis are competitive both in classification quality and in computational time.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T11:16:05Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T11:16:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As fontes radioativas seladas são usadas na verificação de detectores de câmara de ionização, os quais medem a atividade dos radioisótopos usados nas mais diversas áreas, como na Medicina Nuclear. A medida da atividade dos radioisótopos deve ser feita com exatidão, pois será administrada em um paciente. Para garantir o adequado funcionamento dos detectores de câmara de ionização, são estipulados ensaios normatizados pela Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA) e a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) utilizando-se fontes radioativas seladas de Bário-133, Césio-137 e Cobalto-57. Os testes avaliam a exatidão, precisão, reprodutibilidade e linearidade da resposta do equipamento. O foco deste trabalho foi o estudo e o desenvolvimento dessas fontes radioativas padrão de Bário-133, Césio-137 e Cobalto-57, utilizando um polímero, no caso resina epóxi comerciais do tipo éter diglicidílico do bisfenol A e um agente de cura a base de poliamina modificada da dietilenotriamina ,para imobilizar o material radioativo. A matriz polimérica apresenta a função primordial de fixar e imobilizar o conteúdo radioativo não permitindo seu vazamento dentro dos limites técnicos exigidos pelas normas de proteção radiológica no quesito de características de uma fonte selada e, adicionalmente, ter a capacidade de reter a emanação de quaisquer gases que venham a se formar durante o processo de fabricação e do período de vida útil deste artefato. O processo de manufatura de uma fonte selada padrão consiste no envasamento, em um frasco de geometria padronizada, de uma quantidade, em volume fixo, de uma matriz polimérica no interior da qual é adicionada e dispersada homogeneamente uma quantidade precisa e exata em atividade de um material radioativo padrão. Nesse sentido, realizou-se um estudo para a escolha da resina epóxi, analisando suas características e propriedades. Foram realizados estudos e testes, verificando a máxima miscibilidade da resina com a água (solução ácida, simulando as condições da solução radiativa), perdas de propriedades mecânicas e térmicas, bem como o controle de dose radioativa para a completa cura (irradiadores de cobalto).Foram produzidas fontes de césio-137 e bário-133, realizou-se testes para determinação do grau de homogeneidade na dispersão do material radioativo na matriz e testes de imersão das fontes seladas produzidas para verificar a estanqueidade do sistema desenvolvido, obtendo um resultado satisfatório de acordo com as normas. Analisando todos os resultados obtidos, as fontes seladas podem ser confeccionadas em matriz epóxi DGEBA e endurecedor poliamínico DETA modificado, desde que a quantidade de material radioativo, na forma de solução ácida, adicionado à composição não ultrapasse um teor de 20%. A cura da resina epóxi pode ser melhorada em relação a ambiente, com uso da irradiação desde que seja exposta a uma dose ao redor de 33 kGy durante a cura. Nos testes de estanqueidade, verificou-se que as fontes são estanques, as medições da atividade da água utilizada nos testes mostraram um valor inferior a 185 Bq (de acordo com a International Standard Organization- Radiation protection sealed radioactive sources - ISO 9978), comprovando a eficiência da resina epóxi como material para selar o material radioativo. Tendo a finalidade de criar uma tecnologia nacional capaz de suprir a demanda deste produto no mercado interno e atingir excelência em qualidade através da acreditação e certificação do produto junto aos órgãos competentes. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

El 17��-estradiol (E2) es un factor de riesgo tanto en la iniciaci��n como en la progresi��n de c��nceres hormonodependientes. El E2 modula el estr��s oxidativo afectando, entre otras, a la proliferaci��n celular y por tanto en el proceso tumorig��nico. Los objetivos de la presente tesis fueron, estudiar la acci��n de las hormonas sexuales en la modulaci��n del estr��s oxidativo en las c��lulas cancerosas, y el estudio de la importancia del balance de los receptores estrog��nicos alfa y beta (ER�� y ER��) en la acci��n del E2 en la funci��n, la biog��nesis y la din��mica mitocondrial, as�� como en el control del estr��s oxidativo. Los resultados obtenidos en la presente tesis la importancia de la acci��n de E2 a trav��s de los diferentes receptores sobre el estr��s oxidativo, la funci��n, la din��mica y la biog��nesis mitocondrial, tanto en l��neas celulares como en tumores de mama.

En este trabajo de Tesis se evalúo de manera extensiva la diversidad genética presente en los maíces nativos de Latinoamérica, combinando datos fenotípicos y genotípicos, con dos propósitos diferentes. El primero, un estudio donde la diversidad genética, las relaciones interpoblacionales y la estructura poblacional de los materiales nativos permitieron ligar aspectos históricos, antropológicos y arqueológicos del maíz para crear una historia consolidada de la migración del maíz desde su centro de origen en Mesoamérica hacia el Caribe y Sudamérica. El segundo, es explorado el potencial de las razas de maíz para proporcionar nuevos alelos favorables para mejoramiento. La evaluación fenotípica y genotípica conjunta de accesiones del Banco de Germoplasma con material mejorado por CIMMYT permitió identificar fuentes de variación alélica importante para algunos caracteres de interés como tolerancia a la sequía. La caracterización de la diversidad genética de los materiales nativos para la conservación y explotación con fines de mejoramiento es un enfoque muy prometedor en particular con el desarrollo constante de nuevas herramientas genéticas. / In this thesis work, the genetic diversity of Latin American maize landraces was evaluated extensively combining phenotypic and genotypic data, for two different purposes. First, to study the genetic diversity, relationships, and population structure of native materials allowing the linkage of historical, anthropological and archaeological data to create a consolidated history of maize migration from its origin center in Mesoamerica towards The Caribbean and South America. Second, to explore the potential of maize landraces to provide new elite alleles for breeding, the phenotypic and genotypic characterization of gene bank accessions compared to improved material from CIMMYT allowed the identification of important sources of allelic variation for traits of interest including drought tolerance. The characterization of native genetic diversity for conservation and exploitation towards breeding is a very promising approach, especially considering on going development of new genetic tools and methodologies

Los cuerpos nucleares de Cajal (CBs) son estructuras nucleares implicadas en la biogénesis de ribonucleoproteínas nucleares y nucleolares de pequeño tamaño (snRNPs y snoRNPs) requeridas para el procesamiento nuclear de pre-mRNAs y pre-rRNAs, respectivamente. El CB concentra la proteína coilina, un marcador molecular de esta estructura, snRNPs, el factor de supervivencia de las neuronas motoras (SNM) y las proteínas que comparte con el nucleolo Nopp140 y fibrilarina. Los CB son estructuras dependientes de transcripción, pero los mecanismos de ensamblaje molecular de estos cuerpos nucleares son poco conocidos.En este estudio se utilizan métodos de inmunofluorescencia, expresión ectópica de proteínas del CB y métodos bioquímicos para analizar la importancia de dos modificaciones postraduccionales, la metilación de la coilina y la conjugación con SUMO1 del factor SMN para el ensamblaje molecular de los CBs. Se ha utilizado la línea celular MCF7 como un modelo de hipometilación endógena debido al déficit del gen MTAP. La hipometilación de la coilina conduce al desensamblaje de los CBs y a la relocalización nucleolar de la coilina no metilada. Este efecto revierte en células transfectadas que expresan el gen MTAPwt, indicando que el grado de metilación de la coilina marca su destino nuclear.Respecto a la importancia de la sumoilación en el ensamblaje de los CBs, hemos demostrado la existencia de un subtipo de CBs que concentran SUMO1 y la conjugasa de SUMO Ubc9. En neuronas, hemos detectado la presencia de SUMO durante la fase de reformación de CBs, en la respuesta al estrés. Los experimentos de inmunoprecipitación confirman la interacción de SUMO-1 con el factor SMN y demuestran que la lisina K119, portadora de una secuencia consenso de sumoilación, es esencial para la regulación del número de CBs. / Cajal bodies (CBs) are nuclear structures involved in the biogenesis of small nuclear and nucleolar ribonucleoproteins (snRNPs and snoRNPs) required for nuclear processing of pre-mRNAs and pre-rRNAs, respectively. CBs concentrate the protein coilin, a molecular marker of this structure, snRNPs, the survival of motor neurons factor (SMN) and proteins shared with the nucleolus Nopp140 and fibrillarin. CBs are transcription-dependent structures, but the mechanisms of molecular assembly of these structures are poorly understood.In this study we used inmunofluorescence, ectopic expresion of CB proteins and biochemical methods to analyze the importance of two posttranslational modifications, methylation of coilin and conjugation of SMN with SUMO1, for the molecular assembly of CBs. The cell line MCF7 has been used as a model of endogenous hypomethylation due to the lack of MTAP gene. Coilin hypomethylation leads to the disassembly of CBs and nucleolar relocation of unmethylated coilin. This effect reverses in transfected cells expressing the gene MTAPwt, indicating that the degree of methylation of coilin directs its nuclear destination.On the importance of sumoylation in the assembly of CBs, we have demonstrated the existence of a subset of CBs which concentrate SUMO1 and the SUMO1 conjugase Ubc9. In neurons, we detected the presence of SUMO1 during the reformation of CBs in response to stress. Immunoprecipitation experiments confirm the molecular interaction of SUMO1 with SMN and demonstrate that lysine 119, carrying the SMN sumoylation consensus sequence, is essential for regulating the number of CBs.

El reg amb aigües residuals tractades s'ha convertit avui en dia en una necessitat, ja que permet preservar els recursos hídrics de més qualitat i constitueix una alternativa necessària per al manteniment de regadius tradicionals. En aquesta tesi s'avaluen els efectes del reg amb aigües residuals tractades d'origen domèstic sobre les característiques químiques i biològiques de diferents tipologies de sòls a l'illa de Mallorca, així com sobre el creixement dels cultius i la seva composició mineral mitjançant diferents estudis de camp i en cultius en contenidors. En general no s'han apreciat efectes negatius importants causats pel reg amb aquestes aigües excepte alguns valors puntualment més elevats de crom i plom que es relacionen amb aportacions d'aigües poc depurades realitzades en el passat. Segons els resultats obtinguts amb el reg amb aigües residuals tractades d'origen domèstic es contribueix a millorar la qualitat del sòl i s'aporten part dels nutrients que requereixen els cultius per al seu creixement. / El riego con aguas residuales tratadas se ha convertido hoy en día en una necesidad, ya que permite preservar los recursos hídricos de más calidad y constituye una alternativa necesaria para el mantenimiento de regadíos tradicionales. En esta tesis se evalúan los efectos del riego con aguas residuales tratadas de origen doméstico sobre las características químicas i biológicas de diferentes tipologías de suelos en la isla de Mallorca, así como sobre el crecimiento de los cultivos y su composición mineral mediante diferentes estudios de campo i en cultivos en contenedores. En general no se han apreciado efectos negativos importantes causados por el riego con estas aguas, excepto algunos valores puntualmente más elevados de cromo y plomo que se relaciona con aportaciones de aguas poco depuradas realizadas en el pasado. Según los resultados obtenidos con el riego con aguas residuales tratadas de origen doméstico se contribuye a mejorar la calidad del suelo y se aportan parte de los nutrientes que requieren los cultivos para su crecimiento. / Nowadays the irrigation with treated waste water has become a necessity, not only, because it allows preserving fresh water but it also constitutes an important alternative to the maintenance of traditional irrigating lands. Considering different chemical and biological characteristics of soil samples of Mallorca island (Spain), this thesis investigates the effect of irrigation with treated domestic waste water on soil properties. In addition, several studies were conducted in a series of pot experiments and land conditions to monitor the crops growth and evaluate their mineral compositions. In general, no negative effects caused by this type of irrigation have been observed, except of some high values of chromium and lead which were related to past irrigation realized with untreated effluents. According to our results, the irrigation with treated domestic wastewater contributes to improve soil quality and supplies part of the nutrient requirements of the crops.

Yersinia enterocolitica es un patógeno Gram-negativo que provoca diversos síndromes gastrointestinales y expresa una panoplia de factores de virulencia, la mayoría regulados por la temperatura. El lipopolisacatido (LPS) es uno de los principales factores de virulencia de las bacterias Gram-negativas patógenas. Además, es una de las moléculas reconocidas por el sistema inmune innato y diana de los péptidos antimicrobianos. Por consiguiente, no es de extrañar que las bacterias modifiquen la estructura de su LPS con el fin de resistir a la defensa del sistema inmune. En esta Tesis Doctoral se han identificado los loci responsables de las modificaciones del lípido A de Y. enterocolitica O:8 (YeO8) y se ha demostrado que están reguladas por la temperatura. Se ha definido un circuito regulatorio complejo en el que intervienen los sistemas PhoP/PhoQ y PmrA/PmrB y en el que RovA y H-NS son piezas centrales. Además se demuestra que el lípido A tiene un papel en la virulencia de YeO8. Por último , se han identificado por primera vez en YeO8 la enzima PmrC, encargada de la adición de fosfoetanolamina al lípido A y la enzima LpxR encargada de la deacilación del lípido A.