Se analizó la respuesta de las comunidades de hormigas de los fragmentos de bosques mixtos de la plana del Vallès (noreste del área metropolitana de Barcelona) a la fragmentación del hábitat y la perturbación humana. Utilizamos 241 parcelas de muestreo (100 m2) distribuidos al azar en 147 fragmentos forestales. Dichos fragmentos se caracterizaron usando las variables predictivas: área del fragmento (0,17 a 218,38 ha), complejidad de la forma, uso del suelo adyacente, grado de aislamiento a otros fragmentos, historia, gestión forestal y nivel de la frecuentación humana. Documentamos la presencia de 58 especies de hormigas, 22 géneros y cuatro subfamilias. La densidad de especies es de 7.35 ± 1.96 s.d. especies/100 m2 (rango: 2-13) y la riqueza de especies de 9,5 ± 3,6 s.d. por fragmento (rango: 3-22). La diversidad Gamma se explica principalmente por el recambio de especies entre los fragmentos de bosque (diversidad beta). Los resultados indican que las medidas de biodiversidad (densidad, riqueza y composición de la comunidad), las especies indicadoras y los grupos funcionales, son poco sensibles a las variables predictoras. Aunque bastante variable, hemos detectado una deuda de extinción en 17 fragmentos de bosque de aparición reciente. La presencia de especies invasoras exóticas, se correlaciona con altos niveles de perturbación. En cambio, los parásitos sociales están asociados con restos bien conservados. Esos dos grupos de especies también están relacionados con diferentes mirmecocenosis (densidad de especies, riqueza, composición). Esto pone de relieve el valor de los dos tipos de hormigas como bioindicadores de la fragmentación y la calidad del hábitat. / We analyzed the response of ant communities from mixed forest remnants of Lowland Vallès (northeast of Barcelona metropolitan area) to habitat fragmentation and human disturbance. We used 241 sampling plots (100 m2) randomly distributed over 147 forest remnants. Forest remnants were characterized using the predictor variables: remnant area (0.17-218.38 ha), shape complexity, adjacent land use and degree of isolation from other remnants, history, forestry management and level of human pressure. We document the presence of 58 ant species, 22 genera and four ant subfamilies. Mean species density is 7.35 ± 1.96 s.d. species/100 m2 (range: 2-13) and mean species richness 9.5 ± 3.6 s.d. per remnant (range: 3-22). Gamma diversity is mainly explained by the species turnover between forest remnants (beta diversity). Results indicate that biodiversity measures (density, richness, and community composition), indicator species and functional groups, are poorly responsive to predictor variables. Although rather variable, we have detected an extinction debt in 17 recently appeared forest fragments. The presence of invasive, exotic species is correlated with high disturbance levels. Instead, social parasites are associated with well preserved remnants. Those two species groups are also related with different myrmecocoenoses (species density, richness, composition). This underscores the value of different types of ants as bio-indicators of fragmentation and habitat quality.

La proteïna quinasa CK2 és una Serina/Treonina quinasa àmpliament expressada en tots els organismes eucariotes. Fins el dia d’avui, més de 300 substrats per aquesta quinasa han estat descoberts, essent molts d’ells essencials per la viabilitat cel·lular. Per aquest motiu, CK2 ha estat considerada com una quinasa decisiva per la viabilitat de totes les cèl·lules eucariotes. CK2 juga un paper clau en la supervivència cel·lular, proliferació i mecanismes antiapoptòtics, observant-se que la seva desregulació es troba associada a diferents malignitats humanes. A més a més, els efectes pleiotròpics d’aquesta proteïna han connectat CK2 amb altres vies que són crucials en diferents processos involucrats en la tumorigenesis. Malgrat tot, poc es coneix sobre la implicació de CK2 i les vies de senyalització en el carcinoma renal de cèl·lules clares (ccRCC). En aquest treball s’ha volgut estudiar la implicació de CK2 en les bases moleculars del ccRCC, analitzant l’efecte de la inhibició de CK2 sobre les vies de senyalització de Akt i ERK1/2 davant la resposta a heparin-binding EGF-like growth factor (HB-EGF), així com la connexió entre CK2 i ErbB4, proteïnes que s’han trobat disminuïdes en ccRCC. Per tal d’assolir aquest objectiu, l’activitat de CK2 ha estat inhibida mitjançant l’ús de diferents inhibidors farmacològics, i les subunitats reguladores i catalítiques de CK2 han estat silenciades de forma independent mitjançant short hairpin RNA (shRNA) en cèl·lules de túbul proximal derivades d’un ronyó sa (HK-2) i cèl·lules derivades d’un adenocarcinoma primari de cèl·lules clares (786-O). El resultat més impactant és que la inhibició de CK2, tant per inhibidors químics com per shRNA, perjudica l’activació de Akt i ERK1/2 en resposta a HB-EGF, que són vies de senyalització decisives involucrades en el procés de mort cel·lular, proliferació i autofàgia. De la mateixa forma, la disminució de la subunitat reguladora CK2β ve acompanyada de canvis en l’expressió de marcadors de transició epiteli-mesènquima (EMT), tals com E-caderina i Snail1. És interessant assenyalar que els resultats d’aquests estudi suggereixen que la disminució de CK2β indueixen l’expressió de HIF-α i la fosforilació de STAT3, contribuint a la regulació de E-caderina i Snail1 en les cèl·lules derivades de ccRCC. Per altra banda, la sobre-expressió de ErbB4 en 786-O altera la proliferació cel·lular, així com potencia l’activació de Akt i ERK1/2 davant de l’estimulació amb HB-EGF. A més a més, la inhibició de CK2 per CX-4945 i el silenciament de CK2β per siRNAs causa una reducció significativa dels nivells de ErbB4. Els resultats d’aquesta cerca mostren que CK2 afecta a components claus de les vies de senyalització, tals com ErbB4, Akt, ERK1/2, HIF-α, Snail 1 i STAT3 en cèl·lules renals, recolzant la implicació de CK2 en el ccRCC. / Protein kinase CK2 is a Serine/Threonine kinase widely expressed in all eukaryotic organisms. To date, more than 300 substrates for this kinase have been discovered, most of them essential for cell viability. For that reason, CK2 has been considered as a protein kinase decisive for the viability of all eukaryotic cells. CK2 plays pivotal roles in cell survival, proliferation and anti-apoptotic mechanisms, and its dysregulation is associated with human malignancies. Furthermore, the pleiotropic effects of this protein have connected CK2 with other pathways that are crucial in several processes involved in tumorigenesis. However, little is known on the potential cross-talk between CK2 and these signalling pathways in clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) cells. The purpose of this work has been to study the involvement of CK2 in the molecular basis of ccRCC, analysing the effect of CK2 inhibition on Akt and ERK1/2 signalling pathways in response to heparin-binding EGF-like growth factor (HB-EGF), as well as the connection between CK2 and ErbB4, which has been found downregulated in ccRCC. In order to assess this gkoal, CK2 activity has been targeted by pharmacological inhibitors, and the regulatory and catalytic CK2 subunits have been independently silenced by short hairpin RNA (shRNA), in tubular proximal cells derived from normal kidney (HK-2), and cells derived from a primary clear cell adenocarcinoma (786-O). The most striking result is that CK2 inhibition, either by chemical inhibitors or shRNA downregulation, impairs the activation of Akt and ERK1/2 in response to HB-EGF, which are decisive signalling pathways involved in the process of cell death, proliferation and autophagy. Likewise, downregulation of regulatory subunit CK2β is accompanied by changes in the expression of Epithelial-Mesenchymal-Transition (EMT) markers, such as E-cadherin and Snail1. Interestingly, the results of this study suggest that CK2β downregulation induces HIF-α expression and STAT3 phosphorylation which may contribute to E-cadherin and Snail1 regulation in ccRCC cells. On the other hand, overexpression of ErbB4 in 786-O cells alters cell proliferation as well as enhances HB-EGF-induced Akt and ERK1/2 activation. In addition, CK2 inhibition by CX-4945 and downregulation of CK2β by siRNAs results in a significant reduction of ErbB4 levels.The results of this research show that CK2 affects key components of signalling pathways, such as ErbB4, Akt, ERK1/2, HIF-α, Snail 1 and STAT3 in renal cells, supporting the potential involvement of CK2 in ccRCC.

Els glucocorticoides s'utilitzen comunament com a tractament adjuvant per tractar efectes secundaris i tenen una activitat antiproliferativa en diversos tumors però, d'altra banda, el seu efecte proliferatiu s’ha documentat en diversos estudis i en alguns d'ells implica la propagació del càncer. Aquestes paradoxes són comuns en l’investigació del càncer. Molt sobint, els mateixos gens semblen ser a l’hora promotors i inhibidors del càncer. Amb el present treball pretenem conciliar aquestes incongruències des de la perspectiva de la genética i de la fisiologia del teixit amb els nostres procediments i troballes. Un anàlisi precís dels fenotips presents a les dades d'expressió gènica pot ajudar a resoldre múltiples paradoxes derivades dels models de progressió de tumors. En aquest sentit hem desenvolupat diverses estratègies, eines i bases de dades, per facilitar l'estudi de les interdependències entre els fenotips ocults dins de les dades d'expressió. Aquests fenotips poden ser identificats pels grups de mostres obtinguts mitjançant mètodes comuns d'agrupament (HC, SOTA, SOM, PAM), però els mètodes d'agrupament no proporcionen informació sobre la seva interdependència. Nosaltres estudiem aquestes interdependències per la detecció de relacions d'expressió no lineals, on cada fluctuació en la relació implica un canvi fenotípic i cada tipolologia de la relació diferent implica una interdependència fenotípica específica. D'aquesta manera, s'han desenvolupat diferents estratègies i eines per estudiar els canvis fenotípics i les paradoxes sotmeses a ells. Utilitzant les eines desenvolupades s'han estudiat les relacions d'expressió no lineals relacionades amb l'activitat dels glucocorticoides. Estudiant-les, hem trobat la possible raó dels efectes oposats d'alguns agents estressants com la dexametasona sobre la progressió tumoral, com ha estat confirmat per la literatura. Aquesta raó oculta ha resultat estar vinculada amb el tipus de progressió del tumor en cada teixit. En el primer tipus de progressió tumoral trobat, les noves cèl·lules poden ser estressades durant la proliferació i els agents estressants augmenten la proliferació tumoral. En el segon tipus, l'estrès cel·lular i la proliferació del tumor són antagonistes així, per tant, els agents estressants aturen la proliferació tumoral amb la finalitat d’estressar les cèl·lules. / Glucocorticoids are commonly used as an adjuvant treatment for side-effects and have anti-proliferative activity in several tumours. Inspite of this fact, there has been reported a proliferative effect in several studies, that some of them involving the spread of cancer. These paradoxes are common in cancer research. Usually the same genes seem to be promoter and inhibitor of cancer. We shall attempt to reconcile these incongruities from the transcriptomic and tissue-physiology perspectives with our procedures and findings. An accurate phenotype analysis of expression data can help to solve multiple paradoxes derived from tumour-progression models. We have developed several strategies, tools and databases to facilitate the study of interdependences among the phenotypes hidden inside expression data. These phenotypes can be identified by the sample clusters obtained by common clustering methods (HC, SOTA, SOM, PAM), but clustering methods do not provide information about their interdependence. We study these interdependences by the detection of non-linear expression-relationships where each fluctuation in the relationship implies a phenotype change and each relationship typology implies specific phenotype interdependence. In this way different strategies and tools have been developed to study phenotypic changes and the paradoxes subjected to them. Using the tools developed we have studied the non-linear expression relationships related to glucocorticoid activity. The result is that we have found the possible reason for opposite effects of some stressor agents like dexamethasone on tumour progression as it has been confirmed by literature. This hidden reason has resulted in being linked with the type of tumour progression of the tissues. In the first type of tumour progression found, new cells can be stressed during proliferation and stressor agents increase tumour proliferation. In the second type, cell stress and tumour proliferation are antagonists so, therefore, stressor agents stop tumour proliferation in order to stress the cells.

Moonlighting es la capacidad de algunas proteínas para ejecutar dos o más funciones bioquímicas. En general, las proteínas multifuncionales se identifican experimentalmente por casualidad (serendipia). Por esta razón, sería útil que la Bioinformática pudiera predecir esta multifuncionalidad, sobre todo debido a la gran cantidad de secuencias de proteínas provinientes de los proyectos genoma. En el presente trabajo, analizamos y describimos varios enfoques que utilizan secuencias, estructuras, interactómica y algoritmos y programas bioinformáticos corrientes para tratar de superar este problema. Entre estos enfoques están: a) la búsqueda de homología remota utilizando Psi-Blast, b) la detección de motivos y dominios funcionales, c) utilizar la información contenida en las bases de datos de interactómica (PPIs), d) el análisis de correlación de mutaciones de aminoácidos mediante algoritmos como MISTIC. Los programas diseñados para identificar un motivo o dominio funcional detectan principalmente la función canónica pero generalmente fallan en la detección de la función moonlighting, en todo caso Pfam y ProDom son los mejores métodos. La búsqueda de homología remota por Psi-Blast combinado con los datos de las bases de datos interactómica (PPIs) presentan el mejor rendimiento. La información estructural y análisis de correlación de mutación nos pueden ayudar a mapar los sitios funcionales. El análisis de correlación de mutación sólo se puede utilizar en situaciones muy específicas dado que se requiere la existencia de un multialineamiento de numerosas secuencias de proteínas de una familia funcional, pero esta estrategia puede sugerir cómo tuvo el proceso evolutivo de adquisición de la segunda función. En los análisis del presente trabajo se ha utilizado la base de datos de proteínas multifuncionales MultitaskProtDB (http://wallace.uab.es/multitask/), publicada anteriormente por nuestro grupo. Finalmente, indicar que un gran porcentaje (76%) de las proteínas multifuncionales humanas están implicadas en enfermedades y que el 47% son dianas de fármacos existentes. Esto aumenta el interés por los métodos para la predicción de proteínas moonlighting. / Multitasking or moonlighting is the capability of some proteins to execute two or more biochemical functions. Usually, moonlighting proteins are experimentally revealed by serendipity. For this reason, it would be helpful that Bioinformatics could predict this multifunctionality, especially because of the large amounts of sequences from genome projects. In the present work, we analyse and describe several approaches that use sequences, structures, interactomics and current bioinformatics algorithms and programs to try to overcome this problem. Among these approaches are: a) remote homology searches using Psi-Blast, b) detection of functional motifs and domains, c) analysis of data from protein-protein interaction databases (PPIs), d) mutation correlation analysis between amino acids by algorithms as MISTIC. Programs designed to identify functional motif/domains detect mainly the canonical function but usually fail in the detection of the moonlighting one, Pfam and ProDom being the best methods. Remote homology search by Psi-Blast combined with data from interactomics databases (PPIs) have the best performance. Structural information and mutation correlation analysis can help us to map the functional sites. Mutation correlation analysis can only be used in very specific situations –it requires the existence of multialigned family protein sequences - but can suggest how the evolutionary process of second function acquisition took place. The multitasking protein database MultitaskProtDB (http://wallace.uab.es/multitask/), previously published by our group, has been used as a benchmark for the all of the analyses. Finally, a large percentage (76%) of the human moonlighting proteins are involved in human diseases and 47% are targets of current drugs. This augments the interest in methods for predicting moonlighting proteins.

Cambios en la transcripción de genes en el cerebro están asociados a alteraciones sinápticas y deterioro cognitivo tanto durante el envejecimiento normal como en trastornos cognitivos relacionados a la edad. Sin embargo, poco se sabe acerca de los mecanismos moleculares que subyacen alteraciones de la expresión génica durante la enfermedad de Alzheimer. El factor de transcripción CREB regula la expresión de genes esenciales para los mecanismos de plasticidad sináptica a largo plazo y consolidación de la memoria. La transcripción de genes dependientes de CREB está regulada por coactivadores transcripcionales como CBP, p300 y la familia de coactivadores CRTC. CRTC1 es la isoforma más abundante en neuronas y se ha implicado en la regulación del crecimiento dendrítico, la plasticidad sináptica a largo plazo y la memoria. Las funciones específicas de CRTC1 sobre las alteraciones transcripcionales, disfunción sináptica y pérdida de memoria durante la enfermedad de Alzheimer son desconocidas. En esta tesis doctoral se ha investigado el papel de la transcripción regulada por CREB/CRTC1 durante procesos de memoria dependiente del hipocampo en dos modelos murinos bien establecidos de patología amiloide y neurodegeneración: 1) el modelo de ratón transgénico APPsw,Ind que expresa el gen APP humano con las mutaciones sueca e Indiana asociadas a la enfermedad de Alzheimer de tipo hereditario, y 2) un ratón doble knockout condicional (PS cDKO) que carece de los genes de la presenilina (PS1 y PS2) en neuronas excitatorias del cerebro adulto. Hemos observado que la inducción de actividad neuronal así como el entrenamiento en paradigmas de memoria espacial y asociativa induce la defosforilación de CRTC1 en Ser151, lo que promueve la translocación de CRTC1 al núcleo de neuronas hipocampales de ratones adultos. Curiosamente, durante estadíos patológicos iniciales ambos modelos muestran una disminución significativa en la expresión de genes diana de CREB/CRTC1 durante tareas de memoria dependiente de hipocampo. Cabe destacar que la desfosforilación en Ser151 y la translocación nuclear de CRTC1 se ven alteradas en las neuronas del hipocampo en ambos modelos, coincidiendo con déficits iniciales de memoria dependiente de hipocampo. Estos resultados indican que la función de CRTC1 se ve comprometida en ambos modelos de ratones, lo que sugiere que la transcripción dependiente de CRTC1 puede verse afectada por diferentes vías patogénicas. Es importante destacar que también hemos observado alteración en la expresión génica regulada por CRTC1 en muestras de hipocampo humano con patología de enfermedad de Alzheimer. Además, hemos determinado que la sobreexpresión de CRTC1 en el hipocampo mejora los déficits de transcripción y de memoria en etapas patológicas tempranas en ambos modelos experimentales, lo que sugiere que CRTC1 puede ser una valiosa diana terapéutica para la enfermedad de Alzheimer y otras demencias neurodegenerativas. En resumen, estos resultados apoyan un modelo en el que distintos mecanismos patogénicos comprometen la transcripción regulada por CRTC1 necesaria para la plasticidad sináptica y la memoria, lo que contribuyendo a la neurodegeneración y demencia durante la enfermedad de Alzheimer. Estos resultados revelan un papel crítico de la señalización de CRTC1 en el hipocampo durante memoria espacial y asociativa, y sugieren que la modulación de CRTC1 puede ser una importante estrategia terapéutica para la enfermedad de Alzheimer y trastornos neurodegenerativos relacionados. / Altered gene transcription in the brain is associated with impaired synaptic function and cognitive decline during normal aging and age-related cognitive disorders. However, the molecular mechanisms underlying deregulation of gene expression during Alzheimer’s disease remain largely unknown. Activity-dependent gene expression regulated by the transcription factor cAMP-response element binding protein (CREB) is essential for long-term synaptic plasticity and memory consolidation. CREB-dependent transcription is regulated by transcriptional coactivators including CREB binding protein (CBP), p300 and the CREB-regulated transcription coactivators (CRTCs). CRTC1 is the most abundant isoform in neurons and has been implicated in the regulation of dendritic growth, long-term synaptic plasticity and memory. Importantly, the specific roles of CRTC1 on transcriptional changes, synaptic dysfunction and memory loss during Alzheimer´s disease-related pathology are unknown. In this doctoral thesis I have investigated the role of CREB/CRTC1-regulated transcription during hippocampal-dependent memory in two well-established mouse models of amyloid pathology and neurodegeneration: 1) the APPSw,Ind transgenic mouse model of amyloidosis expressing the human APP gene harboring the familial-AD linked Swedish and Indiana mutations, and 2) a Presenilin conditional double knockout (PS cDKO) mouse model lacking the presenilin genes (PS1 and PS2) in forebrain neurons of the adult brain. We found that induction of neuronal activity as well as spatial and associative memory training induce CRTC1 dephosphorylation at Ser151, which leads to a time-dependent CRTC1 translocation to the nucleus in hippocampal neurons of the adult mouse brain. Interestingly, during early pathological stages both APPSw,Ind and PS cDKO mice show significant decreased expression of CRTC1-dependent CREB target genes induced by hippocampal-dependent memory tasks. Notably, CRTC1 dephosphorylation at Ser151 and nuclear translocation are altered in hippocampal neurons of both mouse models coinciding with early hippocampal-dependent memory deficits. These results indicate that CRTC1 function is compromised in both mouse models, suggesting that CRTC1-dependent transcription may be affected by different pathogenic pathways. Importantly, we provide evidence that CRTC1-regulated transcription is also altered in the human hippocampus during Alzheimer’s disease pathology. Furthermore, we show that increasing CRTC1 function in the hippocampus ameliorates transcriptional and memory deficits at early pathological stages in both mouse models, suggesting that targeting CRTC1 signaling may be a valuable therapeutic strategy for Alzheimer’s disease and related neurodegenerative dementias. Taken together, our results support a model in which distinct pathogenic mechanisms compromise CREB/CRTC1-dependent transcription required for synaptic plasticity and memory, which contributes to neurodegeneration and dementia during Alzheimer’s disease-related pathology. These findings reveal a critical role of CRTC1 signaling in the hippocampus during spatial and contextual associative memory, and provide evidence that targeting CRTC1 signaling may be a valuable therapeutic strategy for Alzheimer’s disease and related neurodegenerative disorders.

El transplantament renal ha suposat una millora significativa de la qualitat de vida dels pacients amb dany renal crònic. Tot i això, l’empelt acaba perdent funcionalitat i es desenvolupa una patologia anomenada nefropatia crònica de l'empelt (CAN). Les causes d’aquesta patologia poden ser el rebuig immunològic de l’empelt renal o d’altres lesions com les causades per la isquèmia-reperfusió pròpies del procés quirúrgic o les degudes al propi tractament immunosupressor amb fàrmacs anticalcineuríncs (CNIs), Ciclosporina A (CsA) o FK-506. Els mètodes de mesura de la funció renal tradicionals com ara els nivells de creatinina en sèrum i la taxa de filtració glomerular, no permeten fer un diagnòstic de disfunció renal a l’inici i precís que permeti distingir el dany causat per factors immunològics dels no immunològics, com per exemple la nefrotoxicitat per fàrmacs CNIs. Per aquest motiu, l’objectiu d’aquesta tesi és la identificació de proteïnes diferencialment secretades per cèl•lules tubulars humanes en cultiu sotmeses a diferents noxes en condicions subtòxiques (CsA, FK506, Rapamicina i Staurosporina). La hipòtesi de treball és que, potencialment, aquestes proteïnes podrien ser detectades en sang i orina de pacient trasplantats i ser útils com a biomarcadors primerencs específics de la nefrotoxicitat causada per fàrmacs CNIs. S'han obtingut mapes proteòmics de les proteïnes secretades (secretomes) en cada condició subtòxica i s’han determinat les proteïnes diferencialment secretades en cada cas. Entre les proteïnes específicament secretades per CsA i/o FK-506 hem analitzat la vàlua de dues d’elles com a biomarcador de dany renal per CNIs: Plasminogen activator-inhibitor-1 (PAI-1), diferencialment secretada per CsA, i Fascina-1, secretada per efecte d’ambdós fàrmacs CNIs. La mesura dels nivells de PAI-1 en sang i orina de pacients trasplantats de ronyó no ha resultat ser útil per detectar dany renal per fàrmacs CNIs. En canvi, hem observat que l’aparició de Fascina-1 en orina de pacients trasplantats de ronyó i de pulmó sembla indicar disfunció renal precoç produïda per fàrmacs CNIs. També, hem detectat Fascina-1 en exosomes urinaris de pacients trasplantats de ronyó fet que permet explicar l’aparició d’una proteïna dels citoesquelet al medi extracel•lular. Els resultats obtinguts suggereixen que l’alliberació al medi de Fascina-1 induïda per fàrmacs CNIs és depenent de l’activació de la proteïna quinasa C. / Renal transplantation has led to a significant improvement in the quality of life of patients with chronic kidney disease. However, over the years the graft loses functionality and develops a pathology called Chronic Allograft Nephropathy (CAN). The causes of this condition can be immune rejection of the graft or other injuries such as those caused by ischemia-reperfusion resulting from the surgical procedure itself or due to the Calcineurin Inhibitor (CNI) immunosuppressive treatment with Cyclosporine A (CsA) or FK-506. The traditional methods of measurement of renal function such as serum levels of creatinine and glomerular filtration rate, do not allow a diagnosis of renal dysfunction at the beginning and accurate enough to distinguish between the damage caused by immunological and non immunological factors such as CNI induced nephrotoxicity. For this reason, the aim of this thesis is the identification of proteins differentially secreted by human tubular cells in culture under different noxious treatments (CsA, FK506, Rapamycin and Staurosporine) at sublethal conditions. The working hypothesis is that, potentially, these proteins could be detected in blood or urine of transplanted patients and be useful as specific biomarkers of early nephrotoxicity caused by CNIs. Proteomic maps were obtained of secreted proteins (secretome) in each sublethal condition and differentially secreted proteins were determined in each case. Among the proteins specifically secreted by CsA and/or FK-506 we have analyzed the value of two of them as a biomarker of CNI induced kidney damage: Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1), differentially secreted by CsA, and Fascin-1, secreted by the effect of both CNI drugs. Measuring the levels of PAI-1 in blood and urine of kidney transplant patients has not proved useful for detecting CNI induced nephrotoxicity. However, we found that the appearance of Fascin-1 in urine of kidney and lung transplanted patients could be indicating early renal dysfunction caused by CNIs. Moreover, we found Fascin-1 in urinary exosomes from kidney transplanted patients. This fact helps explaining why a cytoskeleton derived protein appears in the extracellular medium. The obtained results suggest that the release into the environment of Fascin-1 induced by CNIs is dependent on the activation of Protein kinase C.

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous in the environment due to accidental spills during use, transport and storage of petroleum and coal derivatives. Their high chemical stability and hydrophobicity confers them recalcitrance. Because of their great persistence in the environment, toxicity and carcinogenicity, these compounds are on the list of priority pollutants. The most sustainable way to remove these compounds from soil without damaging its ecological structure and function is bioremediation. This technology uses the metabolic capabilities of microorganisms to decontaminate (degrade) polluted sites. Microorganisms act on the environment interconnected by metabolic networks, in which the byproducts generated by certain populations are utilized for others as a carbon source. Until recently, the PAH biodegradation studies were conducted by exposing individual compounds to pure strains. However, to improve the technology of bioremediation is necessary to unravel how these metabolic networks function in situ. The main objective of this Thesis was to contribute to the elucidation of microbial processes occurring in situ during PAH biodegradation in soils. Thus, two main approaches were used. First, the high molecular weight (HMW) PAH-degrading community of a creosote polluted soil was selected and characterized by new enrichment method using a biphasic system consisting of mineral medium and sand coated with a creosote NAPL previously biodegraded. Once the community became stable, its degrading potential was determined. In 12 weeks, consortium UBHP was able to significantly remove the compounds from 2 to 6 rings (90% fluoranthene, pyrene 90%, 66% benz(a)anthracene and chrysene 59%) and their alkylated derivatives. Key populations of this consortium were identified, based on their responses to specific substrates, phylogenetic, functional and metabolomic profiles, and recovery in pure culture. The phylotypes who played a key role in the degradation of HMW PAHs corresponded to Sphingobium, Sphingomonas, Achromobacter, Pseudomonas and Mycobacterium. Furthermore, the microbial processes driving the PAH removal in situ during the laboratory bioestimulation of a real creosote polluted soil were investigated. The degradation kinetics of PAHs, oxy-PAHs and N-PACs, together with the formation and/or accumulation of possible acidic products were correlated with key phylotypes and community shifts. A real-time insight into the community dynamics was obtained from the combined analysis of changes in global (genes) and active (transcripts) microbial communities, both at the phylogenetic (16S rRNA) and functional (genes RHD) level. The addition of nutrients resulted in a significant and substantial biodegradation of PAHs with 2, 3, 4 and 5 aromatic rings (93%) and the N-PACs (85%) at 150 days of incubation. During the highest degradation rates there was a transient peak of accumulation of both oxy-PAH and acid metabolites, which were later removed by the microbial populations present in the soil. The nutrient addition also resulted in a higher expression levels in both functional and structural genes, and the genera involved in the disappearance of such compounds were identified as Pseudomonas, Pseudoxanthomons, Achromobacter, Sphingobium, Olivibacter and Mycobacterium. / Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) predominan en numerosos emplazamientos contaminados en Europa. Debido a su alta persistencia en el medio y elevada toxicidad y carcinogenicidad, están en las listas de contaminantes prioritarios. La única manera de eliminar estos compuestos del suelo sin dañar la estructura y las funciones ecológicas es la bioremediación, que utiliza las capacidades metabólicas de los microorganismos para la degradación o detoxificación de los contaminantes. Los microorganismos actúan en el suelo mediante redes metabólicas en las que los subproductos de degradación de unas poblaciones sirven de fuente de carbono para otras. Hasta hace pocos años los estudios de biodegradación de HAPs se basaban en cultivos puros y sustratos individuales. Para optimizar las técnicas de bioremediación es necesario saber cómo funcionan esas redes metabólicas in situ. El objetivo principal de esta Tesis es contribuir a la elucidación de los procesos microbianos que tienen lugar in situ durante la biodegradación de los HAPs en suelos. Se seleccionó la comunidad degradadora de HAPs de elevado peso molecular (EPM) de un suelo contaminado mediante un nuevo método de enriquecimiento utilizando un sistema con medio mineral y arena contaminada con creosota previamente degradada. Una vez la comunidad se mantuvo estable, se determinó su potencial degradador. El consorcio UBHP fue capaz de eliminar significativamente los compuestos de 2-6 anillos (90% fluoranteno, 90% pireno, 66% benz(a)antraceno y 59% criseno). Las poblaciones clave de este consorcio fueron identificadas, en base a sus respuestas a sustratos específicos, perfiles filogenéticos, funcionales y de metabolómica, y su recuperación en cultivo puro. Los filotipos clave en la degradación de los HAPs EPM pertenecían a Sphingobium, Sphingomonas, Achromobacter, Pseudomonas y Mycobacterium. Se investigaron los procesos microbianos para la eliminación de HAP in situ durante la bioestimulación del suelo. Las cinéticas de degradación de los HAPs, oxi-HAPs y N-CAPs, junto con la formación y/o acumulación de posibles productos de oxidación, se correlacionaron con filotipos clave y cambios en la comunidad. A partir del análisis de los cambios en las poblaciones globales (genes) y activas (transcritos), tanto desde el punto de vista filogenético (16S ARNr) como funcional (RHD), se obtuvo una visión real de la dinámica de la comunidad. La adición de nutrientes promovió la biodegradación significativa de los HAPs de 2-5 anillos (93%) y de N-CAPs (85%). Se produjo la acumulación transitoria de oxi-HAPs y de metabolitos ácidos, que posteriormente fueron degradados. La adición de nutrientes también resultó en un aumento en la expresión de genes estructurales y funcionales. Los géneros principales fueron Pseudomonas, Pseudoxanthomons, Achromobacter, Sphingobium, Olivibacter y Mycobacterium.

Tesi realitzada al Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) / Plants germinated in the dark under the soil surface, undergo skotomorphogenic development. Once they emerge from the soil surface perceive light for the first time. Then, seedlings switch from skotomorphogenic to photomorphogenic development, a process that is known as seedling deetiolation. At this moment, seedlings rapidly form the photosynthetic apparatus to start to produce energy and avoid photodamage. In addition, seedlings adapt their morphology to enhance light capture for photosynthesis, inhibiting hypocotyl elongation and stimulating cotyledon separation and expansion. At the molecular level, after first exposure to light, phytochromes photoreceptors interact with a subgroup of transcription factors named PIFs (Phytochrome Interacting Factors). This light-induced interaction between the phytochromes and PIF initiates a cascade of transcriptional changes that allows plants to adjust to the new light environment. At the beginning of this thesis, the PIF-regulated transcriptional networks that operate during photomorphogenesis had been described. However, the primary target genes that implement downstream cellular functions or amplify the PIF signaling pathway had not yet been identified. Therefore the main goal of this work was to identify the downstream effector genes of the PIF transcription factors to elucidate the PIF-regulated transcriptional network that represses photomorphogenic development. In order to identify new regulators of seedling deetiolation acting downstream of PIF transcription factors, we designed a genetic screen to search for mutants that suppress the constitutive photomorphogenic phenotype of the pifq mutant. Interestingly, our genetic screen has allowed the identification of 23 genes that suppress or enhance the pifq constitutive photomorphogenic phenotype. Among them, we found a big representation of genes codifying for chloroplast proteins, then, we decided to study the interplay of chloroplast biogenesis (a PIF-regulated process) and chloroplast retrograde signaling in the regulation of seedling deetiolation. The work performed allowed us to determine that dysfunctions in chloroplast biogenesis repress photomorphogenesis, through the transcriptional repression of light induced-PIF repressed genes, in order to adjust seedling development to the photosynthetic capacity of the chloroplast. Moreover, we studied the role of CDF5, a transcription factor found in our suppressor screening, and we concluded that the transcriptional regulation of CDF5 by the circadian clock and the PIF transcription factors defines a novel mechanism of regulation of growth under diurnal conditions. / Las plantas, durante todo su ciclo vital, adaptan constantemente su desarrollo y crecimiento a los cambios que se producen en el ambiente que las rodea. En periodos de oscuridad, ya sea cuando las plantas germinan bajo la superficie de la tierra o cuando crecen en condiciones diurnas (noche y día), se acumulan en el núcleo los factores de transcripción llamados Phytochrome Interacting Factors (PIFs). Estos factores de transcripción regulan la expresión de miles de genes con el fin de inducir crecimiento y reprimir el desarrollo fotomorfogénico. Tras la germinación en oscuridad, una vez las plantas alcanzan la superficie y se exponen a la luz, los fitocromos, fotoreceptores que perciben la presencia de luz roja y roja lejana, se activan y se traslocan al núcleo, donde inducen la degradación de los factores de transcripción PIFs. La degradación de estas proteínas produce amplios cambios en el transcriptoma de las plantas induciendo el desarrollo fotomorfogénico. Al inicio de la tesis, las redes transcripcionales reguladas por los PIFs habían sido descritas, sin embargo, los genes que inician la cascada transcripcional que implementan las funciones celulares que permiten a las plantas desarrollarse fotomorfogénicamente eran desconocidos. Nuestro principal objetivo ha sido determinar estos genes, para ello realizamos un cribado de supresores del fenotipo fotomorfogénico constitutivo de plantas mutantes de genes PIF. Los resultados del cribado nos han permitido identificar nuevos reguladores del desarrollo fotomorfogénico que actúan como intermediarios de la cascada de señalización iniciada por los factores de transcripción PIF. Estos resultados permiten ampliar el conocimiento de la función transcripcional de los PIFs, mostrando ejemplos específicos de genes tanto inducidos como reprimidos. Además, nuestro trabajo ha permitido determinar que la biogénesis del cloroplasto es un proceso necesario para que las plantas se desarrollen fotomorfogénicamente.

Las gramíneas perennes han sido catalogadas como cultivos energéticos con alto potencial debido a sus beneficios ambientales y su capacidad de crecimiento en regiones con condiciones adversas. El objetivo principal de esta Tesis ha sido caracterizar las respuestas ecofisiológicas de dos especies de gramíneas perennes (Arundo donax L. (C3) y Panicum virgatum L. (C4)) a diversas condiciones de estrés, como son el estrés hídrico, el estrés salino y el estrés por baja temperatura y oscuridad continua. En el experimento I, distintos ecotipos de Arundo donax L. fueron sometidos a condiciones de estrés hídrico y salino en la Universidad de Barcelona (España; Exp. Ia y Ib) y en la Universidad de Catania (Italia; Exp. Ib). A su vez, se clasificaron de acuerdo a su tolerancia a estos estreses en función de un Índice de Susceptibilidad al Estrés (SSI). En el experimento II, fueron las dos especies (Arundo donax L. y Panicum virgatum L.) las que se sometieron a las mismas condiciones de estrés hídrico y salino (Exp. IIa) y a estrés por baja temperatura y oscuridad continua (Exp. IIb). Por último, en el tercer experimento se estudió el efecto del estrés hídrico en ambas especies (Arundo donax L. y Panicum virgatum L.) mediante el uso de isótopos estables de 13C y 15N. En los tres experimentos se midieron los efectos del estrés en parámetros fisiológicos (tasa fotosintética, conductancia estomática, contenido relativo del agua en la hoja, contenido de clorofila) y en parámetros de biomasa (área foliar, área de los tallos, peso seco total, índice S/R, área específica foliar, etc). A su vez, en el experimento III se determinó la composición isotópica del 13C de la materia orgánica total (delta13CTOM), de la respiración en oscuridad (delta13CR) y de los azúcares solubles totales (delta13CTSS) así como de la composición isotópica del 15N de la materia orgánica total (delta15NTOM). En condiciones control, los resultados indicaron una tasa fotosintética en Arundo donax L. (C3) similar a la de Panicum virgatum L. (C4), aunque la producción de biomasa fue mayor en esta última especie, debido principalmente al mecanismo de concentración de CO2 característico de este tipo de ruta metabólica. A su vez, se observó como Arundo donax L. estaba más empobrecida en 13C que Panicum virgatum L. . En condiciones de estrés, tanto hídrico como salino, se observó como el descenso de la tasa fotosintética (Asat) fue íntimamente ligado a la disminución de la conductancia estomática (gs), disminuyendo a su vez la producción de biomasa en ambas especies. Según los resultados, Arundo donax L. estaría mas afectado por el estrés hídrico que por la salinidad. A su vez, los resultados indicarían cierta tolerancia de Panicum virgatum L. al estrés hídrico y al estrés salino en comparación con Arundo donax L. . La baja temperatura, además de funcionar como un crioprotector de enzimas, actuaría retardando ligeramente el efecto negativo de la oscuridad. A su vez, se observó un metabolismo más lento en Panicum virgatum L. frente a bajas temperaturas y oscuridad continua, indicando una mayor tolerancia a este estrés. Mediante el uso de isótopos estables se ha observado como el tallo y el rizoma de ambas especies funcionarían como órganos sumideros de carbono y las hojas órganos sumideros de nitrógeno. / Perennial rhizomatous grasses are regarded as leading energy crops due to their environmental benefits and their suitability to regions with adverse conditions. The main objective of this Thesis was to characterize the ecophysiological responses of two species of perennial grasses (Arundo donax L. (C3) and Panicum virgatum L. (C4)) to several stress conditions such as water stress, salt stress and low temperature and continuous darkness stress. Different physiological parameters (photosynthetic rate, stomatal conductance, relative water content and chlorophyll content) as well as biomass parameters (leaf area, stem area, total dry weight, S/R index, specific leaf area ratio) were measured in both species. Moreover, the isotopic composition of 13C and 15N of the total organic matter (delta13CTOM and delta15NTOM), of the darkness respiration (delta13CR) and of the total soluble sugars (delta13CTSS) were determined. In control conditions, results showed a similar photosynthetic rate in both species, although biomass production was higher in Panicum virgatum L. (C4), mainly due to the CO2 concentration mechanism characteristic of this type of metabolic pathway. A decrease in photosynthetic rate (Asat) closely linked to the decrease in stomatal conductance (gs) was observed under stress conditions, along with a decrease in biomass production. According to the results, Arundo donax L. would be more affected by water stress than by salinity. In turn, the results indicate some tolerance of Panicum virgatum L. to water stress, salt stress and low temperature and continuous darkness compared with Arundo donax L. . The use of stable isotopes have shown that the stem and rhizome of both species are carbon sink organs, and the leaves are nitrogen sink organs.

La conca del Vallès-Penedès es una àrea clau per a l'estudi de les successions de mamífers del Miocè europeu, donat que el seu abundant registre cobreix gairebé la totalitat d'aquest període. Recentment, degut a les obres d'ampliació de l'Abocador de Can Mata (ACM), al terme municipal de Els Hostalets de Pierola (l'Anoia, Barcelona), el nombre de jaciments coneguts de micro- i macromamífers s'ha duplicat. L'estudi de les faunes de micromamífers de la sèrie estratigràfica de l'ACM ha permès aportar importants dades bioestratigràfiques per a la definició de les biozones MN 7 i MN 8, actualment basades en localitats aïllades de França i Alemanya. També es proposa una correlació bioestratigràfica amb altres conques ibèriques com Calataiud-Terol. Pel que fa als rosegadors de la sèrie de l'ACM, es descriu una nova espècie de castòrid: Chalicomys n. sp. Aquesta espècie ja presenta un mode de locomoció aquàtica molt similar al del castor actual. Durant les obres d'ampliació de l'ACM es localitzà un nou jaciment, Barranc de Can Vila 1 (BCV1), que, a més d'una abundant mostra de micro- i macrofauna, ha lliurat un esquelet remarcablement complet d'una nova espècie de gran antropomorf: Pierolapithecus catalaunicus. L'estudi dels rosegadors de BCV1 ha permès situar cronològicament aquesta localitat a la part baixa de la MN 7+8, entre els 12,5 i els 12 Ma. En conseqüència aquesta localitat representa el registre més antic dels grans antropomorfs a la Península Ibèrica. L'estudi tafonòmic de les restes recuperades a BCV1 revela que diferents agents tafonòmics estigueren involucrats en la gènesi de l'acumulació. Es reconeix la depredació com el principal agent d'acumulació en el cas de l'individu de primat. Per contra l'acumulació de la majoria de la resta de fòssils no sembla estar associada a l'acció de depredadors i/o carronyaires. La fauna de micromamífers de BCV1 ens indica la presència d'un ambient forestal subtropical i humit en oposició a l'ambient clarament més sec i obert imperant a les conques de l'interior d'Espanya. Aquest fet podria explicar l'absència d'antropomorfs a aquestes àrees durant el Miocè. Seguidament es compara la composició i estructura de la taxocenosi de rosegadors de l'Aragonià terminal i del Vallesià de la conca del Vallès-Penedès amb la dues conques ibèriques (Calataiud-Terol i Duero). Els resultats dels anàlisis estadístics multivariants mostren que les paleocomunitats de rosegadors de la conca del Vallès-Penedès són marcadament diferents de les de les conques de l'interior d'Espanya durant la major part de l'interval de temps considerat. L'ambient al Vallès-Penedès sembla que fou més humit i boscós, assimilant-se a l'existent a zones més septentrionals. Al límit entre el Vallesià Inferior i el Superior (vers fa 9,7 milions d'anys) les paleocomunitats de rosegadors canvien bruscament a totes les conques. Aquest període és testimoni d'un canvi vers a associacions menys diverses i dominades per un o uns pocs gèneres. La diferenciació biogeogràfica existent a la Península Ibèrica es manté i fins hi tot incrementa durant el Vallesià Superior. Aquest canvi abrupte es coneix com la Crisi Vallesiana i també afectà a les comunitats de macromamífers, implicant en ambdós casos l'extinció de formes pròpies del Miocè Mitjà adaptades a ambients càlids i boscosos i resultant en un descens en la diversitat. Mitjançant diferents tècniques es mostra que aquest esdeveniment d'extinció no es va estendre a altres àrees d'Europa, on la diversitat es va mantenir estable o fins hi tot va incrementar. / The Vallès-Penedès Basin is a crucial area for the study of the mammal succession of the European Miocene, since its abundant record covers nearly the totality of this period. Recently, thanks to the extension works of a rubbish dump, the so-called "Abocador de Can Mata" (ACM) at Els Hostalets de Pierola (l'Anoia, Barcelona), the number of known micro- and macromammal sites has doubled. The study of the micromammal faunas of the stratigraphic series of the ACM has added important data for the definition of the biozones MN 7 and MN 8, which now are based in isolated sites from France and Germany. We have also proposed biostratigraphic correlation for the Late Aragonian of the Vallès-Penedès Basin to other Iberian basins such as Calatayud-Teruel. Concerning the rodents of the ACM series, a new species of castorid is described: Chalicomys n. sp. This species already shows a mode of aquatic locomotion very similar to that of the extant beaver. A new site which has yielded an abundant sample of micro- and macrofauna, Barranc de Can Vila 1 (BCV1), was discovered during the extension works of the ACM. This site has also provided a remarkably complete skeleton of a new species of great ape: Pierolapithecus catalaunicus. The study of the rodents of BCV1 allows us to chronologically place this site in the lower part of MN 7+8, that is between 12.5 and 12 Ma. Accordingly this locality represents the oldest record of great apes in the Iberian Peninsula. The taphonomical study of the remains recovered at BCV1 reveals that different taphonomical agents were involved in the origin of the accumulation. Predation is recognized as the main accumulation agent in the case of the primate individual. In contrast, the accumulation of the rest of the fossils does not seem related to the action of predators and/or scavengers. The micromammal fauna from BCV1 indicates the presence of a humid subtropical forest environment as opposed to the clearly dryer an more open environment dominant in inner Spanish basins. This fact may account for the absence of great apes in those areas during the Miocene. Straight after that the composition and structure of rodent taxocenosis from the latest Aragonian and the Vallesian of the Vallès-Penedès Basin is compared with those of two Iberian basins (Calatayud-Teruel and Duero). The results of the multivariate statistic analyses show that the rodent paleocommunities of the Vallès-Penedès are markedly different from those of the inner Spanish basins during most of the considered time span. The environment in the Vallès-Penedès Basin appears to have been more humid and forested, being similar to that occurring at higher latitudes. At the Early/Late Vallesian boundary (at 9.7 Ma) an abrupt change in the rodent paleocommunities of all the basins is recorded. This period witnesses a shift towards lower-diversity faunas dominated by one or a few genera. The biogeographic differentiation existing in the Iberian Peninsula is retained and even increases during the Late Vallesian. This abrupt change is known as the Vallesian Crisis and also affected the macromammal communities, implying in both cases the extinction of forms of characteristic of the Middle Miocene and adapted to warm forest environments. That ultimately resulted in a decrease of diversity. By the means of different techniques we show that this extinction event did not affected other areas of Europe, where diversity remained stable or even increased.