In the field of computational biology, microarryas are used to measure the activity of thousands of genes at once and create a global picture of cellular function. Microarrays allow scientists to analyze expression of many genes in a single experiment quickly and eficiently. Even if microarrays are a consolidated research technology nowadays and the trends in high-throughput data analysis are shifting towards new technologies like Next Generation Sequencing (NGS), an optimum method for sample classification has not been found yet. Microarray classification is a complicated task, not only due to the high dimensionality of the feature set, but also to an apparent lack of data structure. This characteristic limits the applicability of processing techniques, such as wavelet filtering or other filtering techniques that take advantage of known structural relation. On the other hand, it is well known that genes are not expressed independently from other each other: genes have a high interdependence related to the involved regulating biological process. This thesis aims to improve the current state of the art in microarray classification and to contribute to understand how signal processing techniques can be developed and applied to analyze microarray data. The goal of building a classification framework needs an exploratory work in which algorithms are constantly tried and adapted to the analyzed data. The developed algorithms and classification frameworks in this thesis tackle the problem with two essential building blocks. The first one deals with the lack of a priori structure by inferring a data-driven structure with unsupervised hierarchical clustering tools. The second key element is a proper feature selection tool to produce a precise classifier as an output and to reduce the overfitting risk. The main focus in this thesis is the binary data classification, field in which we obtained relevant improvements to the state of the art. The first key element is the data-driven structure, obtained by modifying hierarchical clustering algorithms derived from the Treelets algorithm from the literature. Several alternatives to the original reference algorithm have been tested, changing either the similarity metric to merge the feature or the way two feature are merged. Moreover, the possibility to include external sources of information from publicly available biological knowledge and ontologies to improve the structure generation has been studied too. About the feature selection, two alternative approaches have been studied: the first one is a modification of the IFFS algorithm as a wrapper feature selection, while the second approach involved an ensemble learning focus. To obtain good results, the IFFS algorithm has been adapted to the data characteristics by introducing new elements to the selection process like a reliability measure and a scoring system to better select the best feature at each iteration. The second feature selection approach is based on Ensemble learning, taking advantage of the microarryas feature abundance to implement a different selection scheme. New algorithms have been studied in this field, improving state of the art algorithms to the microarray data characteristic of small sample and high feature numbers. In addition to the binary classification problem, the multiclass case has been addressed too. A new algorithm combining multiple binary classifiers has been evaluated, exploiting the redundancy offered by multiple classifiers to obtain better predictions. All the studied algorithm throughout this thesis have been evaluated using high quality publicly available data, following established testing protocols from the literature to offer a proper benchmarking with the state of the art. Whenever possible, multiple Monte Carlo simulations have been performed to increase the robustness of the obtained results. / En el campo de la biología computacional, los microarrays son utilizados para medir la actividad de miles de genes a la vez y producir una representación global de la función celular. Los microarrays permiten analizar la expresión de muchos genes en un solo experimento, rápidamente y eficazmente. Aunque los microarrays sean una tecnología de investigación consolidada hoy en día y la tendencia es en utilizar nuevas tecnologías como Next Generation Sequencing (NGS), aun no se ha encontrado un método óptimo para la clasificación de muestras. La clasificación de muestras de microarray es una tarea complicada, debido al alto número de variables y a la falta de estructura entre los datos. Esta característica impide la aplicación de técnicas de procesado que se basan en relaciones estructurales, como el filtrado con wavelet u otras técnicas de filltrado. Por otro lado, los genes no se expresen independientemente unos de otros: los genes están inter-relacionados según el proceso biológico que les regula. El objetivo de esta tesis es mejorar el estado del arte en la clasi cación de microarrays y contribuir a entender cómo se pueden diseñar y aplicar técnicas de procesado de señal para analizar microarrays. El objetivo de construir un algoritmo de clasi cación, necesita un estudio de comprobaciones y adaptaciones de algoritmos existentes a los datos analizados. Los algoritmo desarrollados en esta tesis encaran el problema con dos bloques esenciales. El primero ataca la falta de estructura, derivando un árbol binario usando herramientas de clustering no supervisado. El segundo elemento fundamental para obtener clasificadores precisos reduciendo el riesgo de overfitting es un elemento de selección de variables. La principal tarea en esta tesis es la clasificación de datos binarios en la cual hemos obtenido mejoras relevantes al estado del arte. El primer paso es la generación de una estructura, para eso se ha utilizado el algoritmo Treelets disponible en la literatura. Múltiples alternativas a este algoritmo original han sido propuestas y evaluadas, cambiando las métricas de similitud o las reglas de fusión durante el proceso. Además, se ha estudiado la posibilidad de usar fuentes de información externas, como ontologías de información biológica, para mejorar la inferencia de la estructura. Se han estudiado dos enfoques diferentes para la selección de variables: el primero es una modificación del algoritmo IFFS y el segundo utiliza un esquema de aprendizaje con “ensembles”. El algoritmo IFFS ha sido adaptado a las características de microarrays para obtener mejores resultados, añadiendo elementos como la medida de fiabilidad y un sistema de evaluación para seleccionar la mejor variable en cada iteración. El método que utiliza “ensembles” aprovecha la abundancia de features de los microarrays para implementar una selección diferente. En este campo se han estudiado diferentes algoritmos, mejorando alternativas ya existentes al escaso número de muestras y al alto número de variables, típicos de los microarrays. El problema de clasificación con más de dos clases ha sido también tratado al estudiar un nuevo algoritmo que combina múltiples clasificadores binarios. El algoritmo propuesto aprovecha la redundancia ofrecida por múltiples clasificadores para obtener predicciones más fiables. Todos los algoritmos propuestos en esta tesis han sido evaluados con datos públicos y de alta calidad, siguiendo protocolos establecidos en la literatura para poder ofrecer una comparación fiable con el estado del arte. Cuando ha sido posible, se han aplicado simulaciones Monte Carlo para mejorar la robustez de los resultados.

Antecedentes El arsénico es un elemento distribuido ampliamente en la naturaleza. Es un elemento muy tóxico que contamina las aguas subterráneas en todo el mundo, especialmente en la cuenca de Bengala. Las concentraciones de arsénico en pozos de aguas subterráneas a menudo exceden el nivel máximo de 10 µg/L recomendado por la OMS para el agua de consumo. Esta agua se usa para beber, cocinar e irrigar las cosechas de arroz, esencial para la nutrición en estas comunidades. Las enfermedades relacionadas con el arsénico, incluyendo el cáncer, son un importante problema de salud en estos países. Los niños inmigrantes de países con riesgo de contaminación por arsénico representan el 40% de los pacientes pediátricos en nuestro entorno. No existen publicaciones sobre la prevalencia de exposición a este elemento en niños inmigrados a Europa procedentes de estos países, por lo que el objetivo del estudio es determinar y comparar sus niveles de arsénico con los de los niños autóctonos que viven en el mismo barrio. Métodos Se incluyen 121 niños, 64 inmigrantes y 57 autóctonos, entre los 2 meses y los 16 años de edad, cuando acudían a su centro de atención primaria. Entre los inmigrantes 42 procedían de Bangladesh, 12 del Pakistán, 7 de las islas Filipinas y 3 de la India. Se recogen matrices biológicas que reflejan un corto período de exposición al arsénico: orina, pelo y uñas. También se registran datos sociodemográficos, antecedentes patológicos, somatométricos y de exposición medioambiental, especialmente sobre el consumo de agua. El arsénico total en orina, pelo y uñas se determinan por un procedimiento estándar basado en la espectrometría de absorción atómica acoplada a generación de hidruros mediante inyección de flujo (FI-HG-AAS). En 64 de las 107 muestras de orina también fue posible especiar para los diferentes compuestos de arsénico usando un cromatógrafo y un detector de arsinas. Los datos se comparan estadísticamente con el test exacto de Fisher, Anova y Chi cuadrado. Resultados Cuando se comparan los niños autóctonos con los inmigrantes en general y de Bangladesh en particular, no se encuentran diferencias significativas en los niveles de arsénico inorgánico y total en orina, ni tampoco en el arsénico total en pelo. Hay diferencias significativas cuando se comparan los niveles de arsénico orgánico MMA y DMA en orina y al comparar el arsénico total en las uñas, aunque los valores, están lejos de ser tóxicos. Se encuentran diferencias significativas en los niveles de arsénico inorgánico y arsénico orgánico MMA en orina y arsénico total en uñas cuando se comparan los inmigrantes que habían estado expuestos durante más o menos de 5 años a agua que podía estar contaminada por arsénico. Hay una correlación parcial entre la duración de la ingesta de agua con riesgo de estar contaminada en inmigrantes y los niveles de arsénico inorgánico en orina, aunque no son patológicos. Conclusiones Los niños llegados a Barcelona que han consumido agua que puede estar contaminada por arsénico no tienen niveles tóxicos del mismo en las matrices analizadas, aunque éstos son mayores, especialmente en niños de Bangladesh, que los de los niños autóctonos. Las diferencias halladas en los niveles de arsénico orgánico en orina pueden ser debidas a distintos hábitos dietéticos. Este estudio demuestra que en este momento no hay necesidad de realizar un cribado de los niveles de arsénico o un seguimiento específico de estos niños en los centros de atención primaria. / Background Arsenic is a ubiquitous and highly toxic element that causes groundwater pollution and has become a major environmental problem worldwide, especially in the Bengal Basin.Arsenic concentrations in groundwater wells often exceed the maximum level of 10 µg/L recommended by WHO for drinking water. This water is used to drink, cook and irrigate rice crops, essential for nutrition in these communities. Arsenic related diseases including cancer are an important health issue. As immigrant children from countries polluted by arsenic represent about 40% of our patients and no published data exist about arsenic exposure amongst them we decided to do this study and compare the prevalence with native children living in the same neighbourhood. Methods One hundred and twenty one children, 57 natives and 64 immigrants, between 2 months and 16 years old, were recruited when attending to their paediatric primary attention centre. Amongst the immigrants 42 were from Bangladesh, 12 from Pakistan, 7 from Philippines Islands, and 3 from India. Data about sociodemographics, child health, somatometry, and environmental exposure, especially water consumption, were also recorded. Biological matrices showing short-term exposure to arsenic, that is, urine, hair and nails, were collected. Total arsenic in urine, hair and nails were determined by a procedure based on hydride generation atomic absorption spectrometry coupled with flow injection (FI-HG-AAS).In 64 out of 107 urine samples it was also possible to speciate for arsenic compounds using a gas chromatograph and a detector of arsines. Data were statistically compared with the Chi-square, Anova and Fisher’s exact test. Results When comparing native and immigrant children in general and from Bangladesh in particular, we did not find significant differences in total and inorganic arsenic levels in urine and hair. However, we found significant differences in organic arsenic MMA and DMA in urine and in total arsenic in nails although values were not toxic. We found significant differences between immigrants exposed to polluted water by arsenic for more or less than 5 years, regarding to levels of inorganic and organic MMA arsenic in urine and total arsenic in nails. There was partial correlation between the duration of the ingestion of polluted water in immigrants with the levels of inorganic arsenic in urine but were not pathologic. Conclusions Children arrived in Barcelona from countries at risk of consuming arsenic polluted water do not have toxic levels of arsenic in the analyzed matrices but these are higher especially in Bangladeshi children. The differences found in levels of organic arsenic in urine may indicate different dietary habits. This study shows that at the moment there is no need for screening arsenic levels or follow up in immigrant children recently arrived.

La exposición a la radiación solar provoca daños sobre la piel, que incluyen: eritema, quemaduras, inmunosupresión, etc.; y a largo plazo fotoenvejecimiento (término acuñado por Kligman en 1982) y cáncer de piel. De ahí que estas patologías sean en gran parte prevenibles al evitar la exposición excesiva al sol y con la utilización de fotoprotectores. Los objetivos de nuestro estudio, correspondieron al desarrollo de un modelo de fotoenvejecimiento en ratones SKH1, que fuera reproducible y fiable, para posteriormente estudiar los posibles efectos fotoprotectores de algunos compuestos polifenólicos. Para su realización utilizamos 40 ratonas SKH1/CRL, que fueron expuestas a radiación ultravioleta (98.6 % RUV-A y 1.4 RUV-B), 60 minutos por sesión, tres veces a la semana, durante 80 sesiones, con un total de 1.688 J/cm2 de energía recibida por animal. Las ratonas se dividieron en cuatro grupos (n = 10). El primero (Control) sólo recibió RUV y a los tres restantes, además de RUV, se añadió a la dieta, ácido Carnósico (Grupo II), Apigenina (Grupo III) y ácido Rosmarínico (Grupo IV), a la dosis de 1 mg /animal/día. En nuestro estudio todos los animales expuestos a las RUV presentaron las alteraciones características del fotoenvejecimiento y fotocarcinogénesis cutánea (entre 65 y 80 sesiones), por lo que lo consideramos que el modelo experimental desarrollado es idóneo para el estudio de esta patología. No obstante hemos encontrado diferencias entre los animales de los distintos grupos experimentales en cuanto al tiempo de presentación de las lesiones, su extensión, e intensidad, fundamentalmente en las 4 variables estudiadas, (DT 50: semana en la que al menos la mitad de los animales del grupo mostraban lesión), área total lesionada, tamaño medio de las lesiones, e incidencia microscópica de lesiones neoplásicas malignas). 4 Clínicamente en los animales pertenecientes al Grupo IV (ácido Rosmarínico), destacaba que la piel del dorso presentaba menor número de arrugas y un aspecto general más saludable que los de los otros grupos hasta la sesión 50. En cuanto a la semana en la que al menos la mitad de los animales del Grupo presentaban lesión (DT 50), solo observamos retraso en los animales del Grupo II (Ácido Carnósico) que presentaban una DT50 = 70, mientras que en los de los Grupos I (Control) y Grupo IV (ácido Rosmarínico) era idéntica: 60 (DT50=60), y en el Grupo III tratado con Apigenina era de 52. En la media del área total lesionada observamos una reducción que era mayor en los Grupos II (Ácido Carnósico) con 71.58 seguido del Grupo III (Apigenina) con 104.72 y del Grupo IV (Ácido Rosmarínico) con 132.10, respecto al Grupo I(Control): 190.43. De modo similar, también observamos esa reducción respecto al tamaño medio de las lesiones, que era: Grupo II: 10.91, Grupo III:36.31, Grupo IV: 44.59 y Grupo I: 62.65. En cuanto a la incidencia microscópica de las lesiones neoplásicas malignas, en los Grupos II (Ácido Carnósico) y IV (Ácido Rosmarínico) se presentaron en 6 animales, mientras que en el III (Apigenina) ocurrían casi en todos los animales (9) y en todos los del Grupo I (Control). De estos resultados parece deducirse que tanto el ácido Carnósico como el Rosmarínico poseen propiedades fotoprotectoras y anticarcinogénicas, probablemente debidas a su actividad antioxidante. / Exposure to solar radiation provokes damage to the skin, including erithema, burns and immunosuppression, and, in the long term photoaging (a term coined by Kligman in 1982) and skin cancer. Many of these pathologies are preventable by avoiding prolonged exposure to the sun or by using photoprotectors. The aim of our work was to develop a photoaging model in SKH1 mice that was reproducible and reliable and subsequently to study the possible photoprotective effects of several polyphenolic compounds. For this, forty SKH1/CRL mice were exposed to 80 sessions of UVR (98.6% UVA and 1.4% UVB) for 60 minutes/session, 3 times per week (total of 1,688 J/cm2 per animal). The mice were divided into four groups (N= 10): the control group, which only received UVR, and three others which were exposed to UVR but were also given a dietary supplementation of Carnosic Acid (Group II), Potassium Apigenin (Group III) and Rosmarinic Acid (Group IV) at a rate of 1 mg /animal/day. The control group animals exposed to UVR showed the alterations characteristic of photoaging and cutaneous photocarcinogenesis after 65-80 sessions, so that the experimental model can be considered ideal for studying such pathologies. However, there were differences between the animals receiving the supplements as regards the time at which the lesions appeared, their extension and intensity, basically for 4 variables studied, (DT 50: week in which at least half the animals of the group showed lesions), total area affected, mean size of variables and microscopic incidence of malign neoplastic lesions. Clinically, the animals of Group IV (Rosmarinic acid) showed fewer wrinkles and a healthier appearance than the other groups up to session 50. As regards the DT50 variable, only the animals of Group II (Carnosic acid) showed a DT50 = 70, while the other groups showed the following scores: Groups I (Control) and Grupo IV (Rosmarinic acid) 60 (DT50=60), and Group III (treated with Apigenina) 52. As regards the total damaged area, the reduction compared with the control was greater in group II (Carnosic acid) with 71.58 followed by Group III (Apigenin) 2 with 104.72 and Group IV (Rosmarinic acid) with 132.10, compared withGroup I (Control): 190.43. Similarly, there was a reduction in the mean size of the lesions: Group II, 10.91; Group III, 36.31; Group IV, 44.59 and Group I, 62.65. As regards the microscopic incidence of malign neoplastic lesions, 6 animals presented the same in Groups II (Carnosic acid) and IV (Rosmarinic acid), 9 in Group III (Apigenin) and all in Group I (Control). From the results it can be deduced that both carnosic acid and rosmarinic acid possess photoprotective and anti-photocarcinogenic properties, probably as a result of their antioxidant activity.

Són la neoplàsia endocrina més comú. Les alteracions genètiques i epigenètiques dels càncers de l'epiteli fol·licular tiroïdal no tenen valor pronòstic. El seu tractament no ha canviat en dècades i no hi ha opcions per mala resposta al tractament o neoplàsies agressives. L'objectiu de l'estudi va ser identificar possibles marcadors tant per al diagnòstic com per a la predicció del pronòstic en el càncer de tiroide. Es va realitzar una validació immunohistoquímica de perfils proteics diferencials de gens d'una firma molecular en 313 tumors. A més, es va examinar el perfil d'expressió diferencial de miRNAs utilitzant RNA-seq en 59 tumors congelats. Es van identificar models d'expressió proteica que milloren el diagnòstic diferencial entre tumors malignes, i benignes, així com entre tumors de bon i mal pronòstic. A més, es van obtenir perfils d'expressió diferencial de miRNAs que caracteritzen subtipus histològics, subgrups amb major dificultat per al diagnòstic, i també, dins del subtipus papil·lar, es van identificar perfils de pronòstic i perfils associats a la mutació BRAFV600E. Els models d'expressió proteica permetrien disminuir el nombre cirurgies, els models de predicció obtinguts permetrien identificar, en el moment del diagnòstic, a aquells casos de pitjor pronòstic. Els perfils de miRNAs obtinguts permetrien discriminar el càncer de tiroide del teixit normal, i casos amb mal pronòstic / Las alteraciones genéticas y epigenéticas de los cánceres del epitelio folicular tiroideo carecen de valor pronóstico. Su tratamiento no ha cambiado en décadas y no existen opciones para mala respuesta al tratamiento o neoplasias agresivas. El objetivo del estudio fue identificar posibles marcadores tanto para el diagnóstico como para la predicción del pronóstico en el cáncer de tiroides. Se realizó una validación inmunohistoquímica de perfiles proteínicos diferenciales de genes de una firma molecular en 313 tumores. Además, se examinó el perfil de expresión diferencial de miRNAs usando RNA-seq en 59 tumores congelados. Se identificaron modelos de expresión proteínica que mejoran el diagnóstico diferencial entre tumores malignos, y benignos, así como entre tumores de buen y mal pronóstico. Además, se obtuvieron perfiles de expresión diferencial de miRNAs que caracterizan subtipos histológicos, subgrupos con mayor dificultad para el diagnóstico, y también, dentro del subtipo papilar, se identificaron perfiles de pronóstico y perfiles asociados a la mutación BRAFV600E. Los modelos de expresión proteínica permitirían disminuir el número cirugías, los modelos de predicción obtenidos permitirían identificar, en el momento del diagnóstico, a aquellos casos de peor pronóstico. Los perfiles de miRNAs obtenidos permitirían discriminar el cáncer de tiroides del tejido normal, y casos con mal pronóstico. / Genetic and epigenetic alterations of thyroid cancers of follicular epithelium lack of prognostic value. His treatment has not changed in decades and there are no options for poor response to treatment or aggressive neoplasms. The aim of the study was to identify possible markers for both diagnosis and prediction of prognosis in thyroid cancer. Immunohistochemical validation of differential protein profiles of a molecular signature genes in tumors was performed 313. Furthermore, the differential expression profile of miRNAs using RNA-seq on 59 frozen tumors was examined. Protein expression patterns that improve the differential diagnosis between benign malignant tumors, and were identified as well as between tumors with good and poor prognosis. Furthermore, differential expression profiles of miRNAs that characterize histologic subtypes, subgroups with greater difficulty for diagnosis were obtained, and also within the papillary subtype, prognostic profiles and profiles associated with the BRAFV600E mutation was identified. The protein expression patterns allow reducing the number surgeries, prediction models obtained allow identification at the time of diagnosis to cases of poor prognosis. MiRNAs profiles obtained allow to discriminate cancer from normal thyroid tissue, and cases with poor prognosis.

El fotoenvejecimiento es un tema de enorme interés socio-sanitario (Kawada, 2011) al ser un proceso patológico común Su manejo clínico y terapéutico implica un alto presupuesto sanitario (Yaar, 2007; Jemal, 2011; Siegel, 2012). Los países desarrollados invierten sumas millonarias en la investigación de sustancias que eviten o retrasen sus efectos (Gil Ortega,2014). De ahí el interés del desarrollo de modelos experimentales para su estudio, así como el de nuevas medidas de fotoprotección. El primer objetivo de nuestro trabajo correspondió al establecimiento de un modelo de fotoenvejecimiento cutáneo en ratones SKH-1 mediante exposición crónica a RUV; el segundo fue evaluar los posibles efectos protectores de la Astaxantina. Utilizamos 60 ratones SKH1/CRL, expuestos a RUV (98,6% UVA y 1,4% UVB) / 60 minutos / sesión / 3 veces a la semana / 80 sesiones, con un total de 1.688 J/cm2 por animal. Los ratones se dividieron en dos grupos (N= 30): El Control sólo recibió RUV y el segundo, RUV más Astaxantina / oral / 0,05 mg / animal / dia. Dado que en la mayoría de los animales de este grupo no se originaron lesiones neoplásicas al final del experimento (80 sesiones), seguimos aplicando hasta un total de 113 sesiones (2.384,3 J/cm2) a 10 ratones,. Los animales expuestos exclusivamente a RUV Grupo Control presentaron las alteraciones características descritas en el fotoenvejecimiento (100% de carcinomas escamosos), por lo que lo consideramos un modelo experimental idóneo para el estudio de estas patologías. No obstante, encontramos diferencias entre las lesiones de los animales tratados con Astaxantina, respecto a las del Control: el eritema se hacía fijo con aspecto reticulado, 15-16 sesiones mas tarde que en el Control; la presentación del marcado patrón geométrico de la piel (8-10 sesiones); arrugas (15-16 sesiones); engrosamiento cutáneo-lesiones queratósicas (10-12 sesiones) y de las lesiones eritemato-erosivas (5-6 sesiones). Las diferencias más destacables fueron en las lesiones tumorales, ya que solo las presentaron 10 animales del grupo tratado. De los 20 que recibieron 80 sesiones, solo 2 presentaron tumores; y de los 10 que recibieron 113 sesiones, se presentaron solo en 6 a partir de la sesión 100 y en 2 tras la 113. Todas las neoplasias correspondían a carcinomas de células escamosas. Microscópicamente, también encontramos diferencias en las lesiones precancerosas: la displasia en: el 60% de los animales tras la sesión 80 y en el 80% tras la 113; el carcinoma “in situ” en el 25% y el 75% respectivamente, mientras que en los animales del grupo Control se observaban ambos en el 100% de los animales. En el estudio inmunohistoquímico, constatamos un incremento significativo de la tasa de proliferación celular en los tumores del grupo control respecto a los tratados. La expresión de MMP-9 resultó más alta en los tumores de los animales tratados que en los del control. Sin embargo, el inhibidor de metaloproteinasas TIMP-1, se expresó de forma más intensa en el estroma de los tumores de los animales tratados que en los controles, sugiriendo que el tratamiento con astaxantina podría inhibir la progresión tumoral, mediante la inducción de la síntesis de inhibidores de metaloproteinasas en el estroma tumoral. / Photoaging, a common pathological process, is of enormous socio-sanitary interest (Kawada, 2011) and its clinical and therapeutic treatment is expensive (Yaar, 2007; Jemal, 2011; Siegel, 2012). Developed countries invest enormous sums of money in research into substances to prevent or delay the effects of the process (Gil Ortega, 2014) – hence the interest in developing experimental models for its study and new protection methods. The first objective of our study was to establish a model of cutaneous photoaging in SKH-1 mice chronically exposed to UVR, and the second to evaluate the possible protective effects of Astaxanthin. Sixty SKH1/CRL mice were exposed to 80 sessions of UVR (98.6% UVA and 1.4% UVB) for 60 minutos/session, 3 times per week (total of 1,688 J/cm2 per animal). The mice were divided into two groups (N= 30): the control group, which only received UVR, and a second group, which received UVR and Astaxanthin adminsitered orally at 0.05 mg / animal / day. Since most of the animals of the second group showed no neoplastic lesions at the end of the 80 sessions, the treatment was continued in 10 mice to reach 113 sessions (2,384,3 J/cm2). The control group animals showed the alterations characteristic of photoaging (100% squamous carcinomas), so that the experimental model can be considered ideal for studying such pathologies. However, there were differences in the lesions treated with Astaxanthin compared with the control group: erythema became permanent and showed a reticulated pattern 15-16 sessions later than in the control group; a marked geometric pattern of the skin (8-10 sessions later); swelling and/of queratósicas cutáneo-lesiones (10-12 sessions later); wrinkling (15-16 sessions) and eritemato-erosivas lesions (5-6 sessions later). The most pronounced differences concerned the tumoral lesions, which only appeared in 10 animals of the treated group. Of the 20 animals that received 80 sessions, only 2 showed tumours, while, of the 10 animals that received 113 sessions, tumour growth was evident in 6 after 100 sessions and another 2 after 113 sessions. All the neoplasias corresponded to squamous cell carcinomas. Microscopically, there were also differences in the precancerous lesions observed: dysplasia in 60% of animals after 80 sessions and in 80% after 113 sessions. “In situ” carcinomas were observed in 25 and 75%, respectively of the treated animals. In the control group, on the other hand, both were observed in 100% of the animals. An immunohistochemical study pointed to a significantly higher cell proliferation rate in the tumours of the control group, while MMP-9 expression was higher in the tumours of the treated group. Metaloproteinase TIMP-1 inhibitor expression was greater in the stroma of the tumours of the treated animals, suggesting that treatment with astaxanthin may inhibit tumour progression by inducing the synthesis of inhibitors of metaloproteinases in the tumoral stroma.

Tesi realitzada a l'Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS) / Las enfermedades autoinmunes sistémicas (EAS) poseen dos características esenciales. En su origen, todas comparten una alteración del sistema inmunológico que ocasiona lesión en los tejidos y células propios (enfermedad autoinmune). La segunda característica es que prácticamente no existe órgano o tejido que no pueda verse afectado por las EAS, siendo habitual que dichas afectaciones sean múltiples y simultáneas (enfermedad sistémica). El conjunto de trabajos presentados en esta Tesis Doctoral confirma la importancia de la hiperactivación policlonal de los linfocitos B en las principales manifestaciones sistémicas y en la evolución de los pacientes con Síndrome de Sjogren y Crioglobulinemia mixta asociada al VHC. Ambas enfermedades se definen por un escenario etiopatogénico común, con un papel preponderante de los autoanticuerpos no sólo en el desarrollo de complicaciones graves en los principales órganos y sistemas, sino en la aparición de procesos linfoproliferativos B, ambas circunstancias estrechamente ligadas con la supervivencia del paciente. Autoinmunidad, infección y cáncer están intrínsecamente relacionados en la compleja presentación clínica que caracteriza a estas EAS.

Tesi realitzada a l'Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS) / La via de supervivència PI3K/AKT/mTOR es troba constitutivament activada en molts tumors, fet que ha afavorit el desenvolupament de nombrosos inhibidors al considerar-se una possible opció terapèutica. Tant el MCL com la CLL són dues neoplàsies limfoides per les quals encara no hi ha cap teràpia completament efectiva i en les que la via de PI3K/AKT/mTOR està sobreactivada. En la CLL s’han descrit resultats esperançadors amb l’inhibidor específic de la isoforma p110δ de PI3K, idelalisib. Ara bé, s’han descrit possibles redundàncies entre les diferents isoformes de PI3K i el rol de la isoforma p110α en la progressió tumoral, fets que han suggerit la importància d’inhibir totes les isoformes de PI3K. En aquest context, el primer objectiu d’aquesta tesi es centra en estudiar l’efecte antitumoral de NVP-BKM120, un inhibidor de PI3K, en la CLL. El nostre estudi estableix que NVP-BKM120 inhibeix efectivament la senyalització de PI3K i que interfereix en l’efecte protector del microambient amb la subseqüent inducció de l’apoptosi en les cèl•lules de CLL. Els nostres resultats proporcionen una visió del mecanisme d’acció de NVP-BKM120 en la CLL, suggerint que la inducció de BIM és un factor clau en la citotoxicitat de NVP-BKM120. A més, NVP-BKM120 inhibeix la migració i la polimerització d’actina de les cèl•lules de CLL, el que pot ser particularment important per la mobilització de les cèl•lules tumorals i la sensibilització a la quimioteràpia. Finalment, considerem que NVP-BKM120 podria ser una estratègia terapèutica atractiva tant com a monoteràpia com en combinació en la CLL. D’altra banda, s’ha aprovat la utilització de temsirolimus, un inhibidor de mTORC1, en el tractament del MCL. La estratègia d’inhibir la via de PI3K/AKT/mTOR a un nivell inferior de la cascada de senyalització ha demostrat una bona tolerabilitat i certa activitat antitumoral com a monoteràpia, especialment en el MCL. L’efectivitat d’aquests agents, però, ha quedat reduïda en part per la presència de bucles retroactius que paradoxalment, promouen la supervivència de les cèl•lules tumorals. Per aquest motiu, aquests compostos són bons candidats en combinació amb altres fàrmacs que permetin superar aquests mecanismes de resistència. El segon objectiu d’aquesta tesi es basa en analitzar els mecanismes relacionats amb la sensibilitat i la resistència a everolimus, un inhibidor de mTORC1, en el MCL. Els nostres resultats mostren per primera vegada que l’ús d’un inhibidor de l’autofàgia pot superar la resistència a la combinació d’everolimus i un inhibidor d’AKT isoselectiu en línies cel•lulars i mostres primàries de MCL. El rol de prosupervivència proposat per l’autofàgia en cèl•lules resistents a la inhibició d’AKT i mTOR posa en rellevància diferents possibilitats potencials pel desenvolupament clínic d’aquesta estratègia combinada. Amb el desenvolupament d’inhibidors de segona generació, com els inhibidors catalítics duals PI3K/mTOR, es pretén suprimir la reactivació compensatòria de la via i solucionar els possibles mecanismes de resistència. Per aquest motiu, el tercer objectiu d’aquesta tesi pretén determinar la millor estratègia terapèutica en el MCL mitjançant l’estudi comparatiu dels inhibidors everolimus (inhibidor de mTORC1), NVP-BKM120 (inhibidor de PI3K) i NVP-BEZ235 (inhibidor dual PI3K/mTOR). Les nostres dades donen suport a l’ús de l’inhibidor dual de PI3K/mTOR NVP-BEZ235 com una prometedora aproximació per interferir en els processos relacionats amb el microambient en el MCL. El MCL és un dels limfomes més difícils de tractar, la qual cosa és, en part, deguda a les recaigudes freqüents i a la progressiva resistència al tractament, suggerint que el microambient podria mantenir cèl•lules tumorals residuals resistents a la quimioteràpia. Els nostres resultats plantegen l’ús de NVP-BEZ235 com a estratègia terapèutica per interferir en les interaccions entre les cèl•lules malignes i el microambient, gràcies a la seva contribució en processos essencials com l’angiogènesi, la migració, la invasió i la senyalització per citocines. Finalment, proposem que inhibir la via PI3K/AKT/mTOR per múltiples nivells pot proporcionar una activitat antitumoral més eficaç que les actuals estratègies utilitzant inhibidors de mTOR en el MCL. / The phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt/mTOR survival pathway is constitutively activated in chronic lymphocytic leukemia (CLL) and mantle cell lymphoma (MCL). CLL and MCL are B-lymphoid neoplasms with poor response to conventional chemotherapy, thereby making the PI3K/Akt/mTOR inhibition an attractive therapeutic strategy. Antitumor activity has been observed with mTOR inhibitors as monotherapy. However, several signaling feedback loops might attenuate the effectiveness of these compounds. We found that the activity of the mTOR kinase inhibitor everolimus in MCL cells is closely linked to Akt phosphorylation status, and that the prevention of Akt rephosphorylation upon everolimus treatment by means of a selective Akt inhibitor greatly enhances everolimus activity in MCL cells. Furthermore, our data show that an accumulation of autophagic vacuoles may limit the efficacy of dual Akt/mTOR targeting in resistant cells, and that secondary inhibition of autophagy completes the therapeutic potential of this strategy. These results suggest that autophagy induction protects MCL cells from Akt/mTOR targeting and counteracting autophagy may represent an attractive strategy for sensitizing MCL cells to everolimus-based therapy. Selective PI3K inhibition or dual PI3K/mTOR catalytic inhibition are different therapeutic approaches developed to achieve effective pathway blockage. We investigated the activity of the NVP-BKM120, an orally available pan class I phosphatidylinositol-3-kinase inhibitor in CLL. Our findings establish that NVP-BKM120 effectively inhibits the PI3K signaling pathway and disturbs the protective effect of the tumor microenvironment with the subsequent apoptosis induction through the Akt/FoxO3a/Bim axis. Targeting the PI3K/Akt/mTOR pathway at multiple levels with the dual PI3K/mTOR inhibitor NVP‐BEZ235 is likely to be a more effective strategy for the treatment of MCL than single inhibition of these kinases. Our findings suggest the use of NVP‐BEZ235 as a therapeutic strategy to interfere with malignant cell/microenvironment interactions, thanks to its involvement in essential processes such as angiogenesis, migration, invasiveness and cytokine signaling. We propose that targeting the PI3K/Akt/mTOR pathway at multiple levels may therefore provide a more effective antitumor activity than the current strategies using mTOR inhibitors in MCL.

Tesi realitzada al Dept. Obstetrícia i Ginecologia, Pediatria i Radiologia i Medicina Física / Durante los últimos años se ha visto que los microRNAs (miRNAs) han emergido como prometedores marcadores moleculares en múltiples tipos de cáncer, incluyendo el cáncer de pulmón de célula no pequeña (CPCNP) y el cáncer colorrectal (CRC), dos modelos tumorales de mismo origen endodérmico, que hemos estudiado en este trabajo. Los miRNAs son moléculas de RNA de 19 a 25 nucleótidos no codificantes, que inhiben la traducción a proteína. La familia miR-200 está formada por cinco miembros clasificados según su posición cromosómica en dos clúster: cluster 1 que incluye el miR-200a, miR-200b y miR-429 localizados en el cromosoma 1 y cluster 2 que incluye el miR-200c y miR-141, localizados en el cromosoma 12. Su expresión está asociada a la regulación de los procesos de la transición epitelio-mesénquima (TEM) y la transición mesénquima-epitelio (TME). El trabajo presentado nos ha permitido valorar la utilidad de esta familia como marcador pronóstico en dos modelos tumorales diferentes y conocer así el comportamiento de cada uno de los miembros que la componen. En el estudio de muestras de pacientes de CPCNP, obtuvimos que niveles altos de miR-200c se asociaban a una menor supervivencia global (SG). Esto se mantuvo con el grupo histológico adenocarcinoma, juntamente con niveles altos de miR-141. El estudio in vitro con tres líneas celulares de CPCNP, de subtipos adenocarcinoma, H23, A-549 y HCC-44, nos permitió observar que miR-200c inducía una menor migración celular y que miR-141 reducía los niveles de la proteína KLF6, promoviendo un incremento de la secreción de VEGFA, que correlaciona con una mayor densidad de vasos en el tejido tumoral de los pacientes. En el estudio de muestras de pacientes de CCR los niveles altos de miR-200a y miR-200c se asociaron a una mayor SG, mientras que los niveles altos de miR-429 correlacionaban con una mayor SG y supervivencia libre de enfermedad (SLF). En el grupo de pacientes tratados con fluoropirimidinas también observamos una mayor SG en aquellos casos con niveles altos de miR-200a/c/141 y miR-429. Estos resultados se mantuvieron en el grupo de pacientes con estadio II, en los que el beneficio del tratamiento con fluoropirimidinas aún no ha sido demostrado. Lo que nos permitiría determinar los pacientes susceptibles a recibir tratamiento. En este modelo tumoral se observó la participación de esta familia en la TEM y la influencia in vitro de 5-fluoracil, que se evaluó in vitro en la línea celular LOVO de CCR. Estos resultados indican que diferentes mecanismos pueden estar involucrados en la participación de esta familia de miRNAs en la tumorogénesis y como el estudio de esta familia así como de sus moléculas dianas nos puede llevar a una mejor comprensión de los modelos tumorales y probablemente la búsqueda de terapias contra esta familia de miRNAs y utilizar estos miRNAs como arma terapéutica contra el cáncer. / MicroRNAs (miRNAs) have emerged as promising molecular markers in multiple cancers, including non-small-cell lung cancer (NSCLC) and colorectal cancer (CRC). The members of the miR-200 family of miRNAs (miR-200a/b/c, miR-141 and miR-429) are associated with the regulation of epithelial-mesenchymal transition (EMT) and mesenchymal-epithelial transition (MET). In the present study, we have examined the role of the miR-200 family in NSCLC and CRC. We have correlated the expression of the miR-200 family members in tumor samples with patient clinocopathological characteristics and outcome and have investigated the effect on tumor cells in vitro. In patients with NSCLC, high levels of miR-200c were associated with shorter overall survival (OS), and in the subset of patients with adenocarcinoma, high levels of miR-141 were also associated with shorter OS. In NSCLC cell lines, increased miR-200c induced less cell migration and overexpression of miR-141 led to a reduction of KLF6 and an increase of VEGF-A secretion, which correlates with a higher density of vessels in tumor tissue. In patients with CRC, high levels of miR-200a, miR-200c and miR-429 were associated with longer OS, but only high miR-429 levels were correlated with prolonged disease-free survival (DFS). However, in the subset of stage II patients treated with fluoropyrimidines, high levels of miR-200a/c/141/429 were associated with longer OS. The benefit of treatment with fluoropyrimidines has not yet been demonstrated in stage II CRC, and our findings may help identify patients likely to benefit from fluoropyrimidine treatment. Finally, in a CRC cell line, we found that these miRNAs played a role in EMT and modulated the effect of 5-fluorouracil. Our results indicate that different mechanisms are involved in the activity of the miR-200 family in tumorogenesis and can help in the development of new therapeutic targets and in the identification of patients most likely to benefit from treatment.

Tesi realitzada al Servei d'Hematologia / Hospital Clínic / La leucemia linfática crónica (LLC) es la leucemia más frecuente en la edad adulta en los países occidentales, y se caracteriza por la acumulación y proliferación de linfocitos clonales B maduros CD5+ en la sangre, médula ósea, y ganglios linfáticos. La mediana de supervivencia de los pacientes es de alrededor de 10 años aunque su curso clínico es heterogéneo. Durante varias décadas el tratamiento de esta enfermedad se había basado en el empleo de agentes alquilantes como el clorambucilo, en los análogos de la purinas, o en la asociación de ambos, como la combinación de fludarabina y ciclofosfamida (FC). Posteriormente las combinaciones de rituximab, un anticuerpo monoclonal anti-CD20, con quimioterapia, en general FC, lo que ha pasado a denominarse tratamiento inmunoquimioterápico, revolucionaron el tratamiento de esta enfermedad al alcanzar intervalos de supervivencia libre de progresión (SLP) superiores a cinco años, lo que se tradujo en una mayor supervivencia de los enfermos. Sin embargo, a pesar de estos buenos resultados, los pacientes siguen recayendo de su enfermedad y la LLC continúa siendo incurable más allá del trasplante de progenitores hematopoyéticos. Con el fin de mejorar estos resultados se han diseñado nuevas combinaciones de quimioterapia como la asociación de FC con mitoxantrone (FCM), una anthracenedione con capacidad de inhibir la topoisomerasa II. Por otro lado, las estrategias de mantenimiento o las terapias de consolidación dirigidas a controlar la enfermedad mínima residual (EMR) persistente tras el tratamiento inicial, podrían derivar en una mejora en la evolución de los pacientes con LLC. Con estos antecedentes, diseñamos un ensayo clínico multicéntrico fase II en pacientes jóvenes (= 70 años) con LLC previamente no tratados que consistió en un tratamiento inicial con rituximab 500 mg/m2 (día 1) (375mg/m2 en el primer ciclo), fludarabina 25mg/m2 (días 1-3), ciclofosfamida 200mg/m2 (días 1-3), y mitoxantrone 6mg/m2 (día 1), (R-FCM), cada cuatro semanas, hasta un total de seis ciclos. Posteriormente, aquellos pacientes que obtuvieron al menos una respuesta parcial (RP) tras el tratamiento inicial fueron elegibles para la fase de mantenimiento, que consistió en 375mg/m2 de rituximab cada tres meses durante dos años. Además, se analizó la EMR mediante citometría de flujo de forma simultánea en sangre periférica y médula ósea. El objetivo principal del estudio fue el determinar la eficacia de R-FCM medida a través de la tasa de respuestas, incluyendo la tasa de respuestas con EMR negativa. Como objetivos secundarios se planteó el determinar la duración de la respuesta y la SLP, el análisis de las variables clínico-biológicas que influyen en la respuesta, y el perfil de toxicidad del tratamiento. Se incluyeron 81 pacientes en el estudio, con una mediana de edad de 60 años (rango, 40 a 70 años). La tasa de respuesta global obtenida tras el tratamiento inicial con R-FCM fue del 93%, con una tasa de respuesta completa (RC) con EMR negativa, tasa de RC con EMR positiva y de RP del 46%, 36% y 11%, respectivamente. Los factores que se correlacionaron con una menor tasa de RC fueron el estadio clínico avanzado al inicio del tratamiento, la deleción de 17p, y un valor elevado de ß2-microglobulina. En general, el tratamiento con R-FCM fue bien tolerado y aunque se observó algún grado de neutropenia en un 41% de los ciclos administrados, ésta fue grave únicamente en una 13% de los ciclos. En cuanto a la toxicidad infecciosa, se observó un evento infeccioso mayor en un 8% de los ciclos administrados. Sesenta y siete pacientes recibieron el tratamiento de mantenimiento con rituximab. Al finalizar el mantenimiento, un 40.6% de los pacientes presentaban una RC con EMR negativa, un 40.6% una RC con EMR positiva, un 4.8% un RP, y un 14% se consideraron como fallo de tratamiento. Seis de los 29 pacientes (21%) que se hallaban en RC con EMR positiva o en RP tras R-FCM mejoraron su respuesta mediante el tratamiento de mantenimiento. La SLP y la supervivencia global estimada a los cuatro años fueron del 74.8% y 93.7%, respectivamente. El nivel de EMR obtenido tras el tratamiento con R-FCM fue la variable con mayor poder predictivo de la SLP. Se observó neutropenia grave en el 8.5% de los ciclos de mantenimiento y 16 pacientes tuvieron un episodio infeccioso grado 3–4. En conclusión, la combinación de R-FCM es un tratamiento de primera línea altamente eficaz en pacientes jóvenes con LLC. Esta combinación obtuvo una alta tasa de RC, consiguiendo en gran parte de ellas la negativización de la EMR. El tratamiento de mantenimiento con rituximab tras R-FCM consiguió una SLP prolongada y mejoró la calidad de las respuestas en un porcentaje de pacientes, particularmente en aquellos con persistencia de enfermedad detectable tras R-FCM. / Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is a frequent malignancy composed of CD5+ B-lymphocytes, is predominant in older people, and has a variable clinical course. The median survival of patients with CLL is approximately 10 years, but the individual prognosis is extremely variable. The addition of monoclonal antibodies to chemotherapy has significantly improved treatment of CLL. Based on excellent results with the chemotherapy-only regimen fludarabine, cyclophosphamide, and mitoxantrone (FCM), we built a new chemoimmunotherapy combination—rituximab plus FCM (R-FCM). The effectiveness of R-FCM followed by rituximab maintenance therapy as first-line treatment for younger patients with CLL (age = 70) has been investigated in a phase 2 clinical trial that included an initial treatment with rituximab 500 mg/m2 on day 1 (375 mg/m2 the first cycle), fludarabine 25 mg/m2 on days 1 to 3, cyclophosphamide 200 mg/m2 on days 1 to 3, and mitoxantrone 6 mg/m2 on day 1 (R-FCM), for 6 cycles. Patients achieving response received maintenance with rituximab 375 mg/m2 every 3 months for 2 years. Eighty-one patients (median age, 60 years; range, 40 to 70 years) were enrolled in the study. The overall response, minimal residual disease (MRD)–negative complete response (CR), MRD positive CR, and partial response (PR) rates were 93%, 46%, 36%, and 11%, respectively. Severe neutropenia developed in 13% of patients. Major and minor infections were reported in 8% and 5% of cycles, respectively. Advanced clinical stage, del(17p), or increased serum ß2-microglobulin levels correlated with a lower CR rate. Sixty-seven patients having achieved CR or PR with R-FCM were given maintenance therapy. At the end of maintenance, 40.6% of patients were in CR MRD-negative, 40.6% were in CR MRD-positive, 4.8% remained in PR, and 14% were considered failures. Six of 29 patients (21%) who were in CR MRD-positive or in PR after R-FCM improved their response upon rituximab maintenance. The 4-year progression-free survival (PFS) and overall survival rates were 74.8% and 93.7%, respectively. MRD status after R-FCM induction was the strongest predictor of PFS. R-FCM is highly effective in previously untreated CLL, with an 82% CR rate and a high proportion of MRD-negative CRs (46%). Treatment toxicity is acceptable. Maintenance with rituximab after R-FCM improved the quality of the response, particularly in patients MRD-positive after initial treatment, and obtained a prolonged PFS.

Tesi realitzada a l'Institut d'Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) / The chromatin consists of a hierarchical and dynamical structure that is modulated during the different cell cycle stages in order to maintain genome integrity and preserve the genetic information coded in the DNA. The dynamic structure of the chromatin depends on the coordination of the different chromatin remodeling processes: histone modifications, chromatin remodeling enzymes/complexes, DNA methylation and chromatin architectural proteins (CAPs). Within the chromatin, the histone-mediated regulation responds mainly to the modification of its N-terminal domain or "tail." Among the different histone modifications, acetylation at specific lysine residues (K) is one of the best characterized, and the acetylation of lysine 16 of histone H4 is the most frequently acetylated residue in eukaryotes. The acetylated form of H4K16 is an important mark of actively transcribed euchromatin from yeast to humans; whereas its non acetylated form is associated with gene silencing and heterochromatin regions. The dynamics of this histone modification is mainly governed by three enzymes: the histone acetyltransferases (HAT) MOF (males absent of the first), and the histone deacetylases (HDAC) SIRT1 and SIRT2. Therefore, both groups of enzymes are essential for the regulation of gene expression and chromatin organization in the nucleus, regulating the transition between transcriptionally active and inactive state of chromatin. SIRT1 and SIRT2 belong to the Class III of HDACs, termed as sirtuins, which are crucial for genomic integrity, adaptation to the environment and aging, among other functions. On one hand, SIRT2 is the only mammalian sirtuin located in the cytoplasm, which is known to shuttle to the nucleus during G2/M. Consistently, this HDAC has its main role in deacetylating H4K16Ac during G2-M. So far, the role of SIRT2 as the main H4K16Ac during mitosis has only been demonstrated by mammalian cell culture experiments or yeast studies. Therefore, for the first time, our study demonstrates the essential role of SIRT2 in regulating H4K16Ac levels during mitosis in vivo. As a matter of fact, our results support the function of SIRT2 in regulating chromatin dynamics by its involvement in the control not only of H4K16Ac levels, but also of H4K20me1-3 levels during the whole cell cycle. Notwithstanding, as happens with other sirtuin members, SIRT2 has also been shown to regulate and deacetylate non-histone substrates that govern cell cycle, stress response, cell survival and genome stability. Furthermore, one of the main roles of SIRT2 consists of modulating cell cycle progression and SIRT2 has been found to regulate diverse mitotic checkpoint proteins such as CDH1, CDC20, BubR1 and p53. Additionally, our results suggest that the chromatin histone patterns generated by SIRT2 during mitosis are essential in the control of cell cycle progression and attend to two complementary mechanisms: the deacetylation of both H4K16Ac and PR-Set7, the monomethyltrasferase of H4K20. We have found that SIRT2 is clearly involved in a mitotic checkpoint and regulate H4K20me1 deposition under stressful conditions, in order to preserve genome integrity. On the other hand, SIRT1 has been mainly involved in regulating heterochomatin formation and gene silencing by deacetylating histone and non-histone substrates. In fact, SIRT1 is involved in the maintenance of genome integrity due to its role in heterochromatin formation by deacetylating histone marks (H3K9Ac and H1K26Ac) and regulating heterochromatin related proteins such as HP1, Suv39h1 and Ezh2. In addition, SIRT1 also deacetylates H4K16Ac, H3K9Ac and H1K26Ac at specific promoters in order to control gene expression; and regulates non-histone proteins such as p53, FoxO factors, and Rb, among others, to specifically modulate the gene expression pattern. Nonetheless, SIRT1 has recently been implicated in cell cycle regulation throughout the control of Mcm10, the eukaryotic DNA initiation factor essential for S-phase progression. Accordingly, our study also demonstrate how SIRT1 may be involved in the regulation of cell cycle progression by modulating the expression of PR-Set7 and Suv4-20h2, the enzymes in charge of mono- and di-methylate H4K20, respectively. Altogether this evidences the role of sirtuins in preserving genome integrity by modulating chromatin dynamics and cell cycle progression from mitosis to S-phase. / La cromatina consiste en una estructura jerárquica y dinámica que se regula durante el ciclo celular con el fin de mantener la integridad del genoma y preservar la información genética codificada en el ADN. Esta estructura dinámica depende de la coordinación de diferentes procesos: modificaciones histónicas, la actividad de enzimas/complejos remodeladores de la cromatina, metilación del ADN y la participación de proteínas estructurales de la cromatina. De entre estos procesos, las modificaciones histónicas tienen lugar en el dominio N-terminal o "cola" de las histonas. Entre las diferentes modificaciones que pueden sufrir, la acetilación de lisinas (K) es una de las mejor caracterizadas, y de entre ellas, la acetilación de la lisina 16 de la histona H4 es la más frecuente en eucariotas. La forma acetilada de H4K16 es una marca importante en eucromatina transcripcionalmente activa que se ha encontrado desde levaduras hasta el ser humano; mientras que su forma no acetilada se asocia con el silenciamiento de genes y regiones de heterocromatina. Esta dinámica de acetilación/desacetilación de este residuo histónico se rige principalmente por tres enzimas: la acetiltransferasa de histonas (HAT) MOF (varones ausentes de la primera), y las deacetilasas de histonas (HDAC) SIRT1 y SIRT2. Por lo tanto, los dos grupos de enzimas son esenciales para la regulación de la expresión de genes y la organización de la cromatina en el núcleo, regulando la transición entre el estado transcripcionalmente activo e inactivo de la cromatina. SIRT1 y SIRT2 pertenecen a la Clase III de las HDACs, denominado como sirtuinas, y son cruciales para el mantenimiento de la integridad genómica, la adaptación al entorno y el envejecimiento, entre otras funciones. Por un lado, SIRT2 es la única sirtuina de mamífero que se encuentra en el citoplasma, pero la cual pasa al núcleo durante G2/M. Como consecuencia, la principal función de esta HDAC es la desacetilación de H4K16Ac durante G2-M. Hasta el momento, el papel de SIRT2 como una de las principales desacetilasas de H4K16Ac durante mitosis sólo se ha demostrado por los experimentos realizados usando células de mamífero en cultivo o levaduras. Por lo tanto, nuestro estudio demuestra por primera vez el papel de SIRT2 en la regulación de los niveles de H4K16Ac en mitosis in vivo. De hecho, nuestros resultados apoyan la función de SIRT2 en la regulación de la cromatina por su participación en el control no sólo de los niveles de H4K16Ac, sino también los de H4K20me durante todo el ciclo celular. No obstante, como sucede con otros miembros de la familia de las sirtuinas, SIRT2 también regula y desacetila sustratos no histónicos que controlan el ciclo celular, la respuesta al estrés, la supervivencia celular y la estabilidad del genoma. Una de las principales funciones de SIRT2 consiste en su participación en el control del ciclo celular, habiéndose descrito diversas proteínas involucradas en el control mitótico que parecen estar reguladas por SIRT2, tales como CDH1, CDC20, BubR1 y p53. Además, nuestros resultados sugieren que los patrones de histonas generados por SIRT2 durante mitosis son esenciales en el control de la progresión del ciclo celular y se deben a dos mecanismos complementarios: la desacetilación tanto de H4K16Ac como de PR-Set7, la enzima encargada de monometilar H4K20. En consonancia, nuestro estudio ha podido demostrar como SIRT2 está claramente implicada en un punto de control de mitosis, y regula la deposición de H4K20me1 en condiciones de estrés, con el fin de preservar la integridad genómica. Por otro lado, SIRT1 ha sido principalmente descrita en la regulación de la formación de heterecromatina y silenciamiento génico por desacetilación de histonas y de sustratos no histónicos. De hecho, SIRT1 participa en el mantenimiento de la integridad del genómica a través de su función en la formación de heterocromatina, desacetilando marcas histonicas (H3K9ac y H1K26Ac) y regulando otras proteínas como HP1, Suv39h1 y Ezh2. Además, SIRT1 también desacetila H4K16Ac, H3K9Ac y H1K26Ac en promotores específicos con el fin de controlar la expresión génica; y regula proteínas no histónicas tales como Suv39h1, p53, factores FoxO, y Rb, entre otros, con el fin de modular específicamente el patrón de expresión. Además, SIRT1 ha sido recientemente implicada en el control del ciclo celular a través de la regulación de Mcm10, el factor eucariota esencial para la iniciación de la replicación del ADN durante la fase-S. Sin embargo, nuestros estudios demuestran cómo SIRT1 puede estar implicada en la regulación del ciclo celular modulando de la expresión de PR-Set7 y Suv4-20h2, las enzimas responsables de mono- y di-metilar H4K20, respectivamente. En conjunto, nuestros resultados evidencian el papel de las sirtuinas en la preservación de la integridad genomica mediante la modulación de la cromatina y de la progresión del ciclo celular desde mitosis a fase-S.