La enfermedad de Parkinson (EP) se caracteriza desde el punto de vista clínico por la presencia de temblor de predominio en reposo, lentitud de movimientos (bradicinesia), rigidez en extremidades y cuello y trastorno progresivo de la marcha, constituyendo el segundo trastorno neurodegenerativo más frecuente, después de la enfermedad de Alzheimer. A pesar de los avances producidos en las últimas décadas en el conocimiento de los mecanismos fisiopatológicos y en el tratamiento de la EP, la causa de la enfermedad es todavía desconocida en la inmensa mayoría de los casos, si bien se cree que determinados factores ambientales y genéticos podrían estar involucrados en el desarrollo de la enfermedad. Por ese motivo, en la presente tesis doctoral se parte de las siguientes premisas: 1) Los factores genéticos juegan un papel importante en el desarrollo de EP. 2) Es posible identificar rasgos clínicos diferenciadores entre los casos familiares y los casos esporádicos de EP.

HIPÒTESI DE TREBALL. L'angiogènesi al melanoma maligne està influenciada per factors autocrins i paracrins, entre els que es troba el VEGF. La influència del VEGF és especialment significativa a les primeres fases del desenvolupament tumoral.La modificació de l'equilibri angiogènic actuant sobre el VEGF podria condicionar un canvi significatiu al creixement tumoral i la seva capacitat metastàtica.OBJECTIUS.1.- Valorar l'expressió de VEGF en una sèrie de melanomes malignes primaris cutanis humans de baix risc.2.- Valorar el creixement tumoral i l'angiogènesi als tumors desenvolupats en ratolins atímics inoculats ortotòpicament amb les línies de melanoma humà A375P i A375MM, coinjectades o no amb Matrigel. 3.- Avaluar la influència de la modificació genètica de l'expressió de VEGF, mitjançant la transfecció del cDNA del VEGF en sentit i antisentit a les línies de melanoma humà A375P i A375MM, als tumors desenvolupats a ratolins atímics a partir de la injecció ortotòpica d'ambdues línies així modificades.MÈTODES.1.- Melanomes humans: 53 melanomes malignes cutanis primaris. Angiogènesi: tinció amb Ulex Europaeus I. Expressió VEGF: anàlisi immunohistoquímica.2.- Expressió de VEGF a línies de melanoma humà xenoempeltades a ratolins immunodeprimits: Inoculació ortotòpica a ratolins Balb/c nude de les línies A375P i A375MM, la meitat coinjectades amb Matrigel. Angiogènesi: tinció immunohistoquímica amb Ac anti-factor VIII. Expressió VEGF: anàlisi immunohistoquímica.3.- Modificació de l'expressió de VEGF a línies de melanoma humà xenoempeltades a ratolins immunodeprimits: Construcció del cDNA del VEGF en sentit i antisentit en un vector d'expressió (pRC/CMV), transfecció mitjançant liposomes a les línies A375P i A375MM, selecció dels transfectants i inoculació ortotòpica a ratolins atímics. Extirpació de la meitat dels tumors el més aviat possible (5-6 dies), per a avaluar la malaltia en les seves fases més precoces. Per a l'altra meitat, lliure creixement, calculant les corbes de creixement i extirpant els tumors a l'assolir un volum de 1·1 cm o equivalent. Seguiment de la supervivència dels ratolins. Angiogènesi: immunotinció amb Ac anti-factor VIII.RESULTATS.1.- Melanomes humans: El VEGF ha estat present al 84,9% de melanomes avaluats.Als melanomes en fase de creixement radial (in situ), a 7 de 29 s'ha observat un grau alt d'expressió de VEGF, front 12 de 16 a melanomes amb fase vertical (p=0,002). Una vegada el melanoma era ja invasor, no s'han trobat diferències entre el grau d'expressió de VEGF i el nivell de Breslow. No s'ha trobat relació entre angiogènesi i expressió de VEGF.2.- Expressió de VEGF als tumors desenvolupats als ratolins inoculats: S'ha demostrat una major expressió de VEGF en els estadis més temprans del desenvolupament tumoral, representats aquests per aquells tumors més petits (<0,5 cm) o intervinguts més aviat (< 9 dies).3.- Efecte de la modificació de l'expressió de VEGF sobre les dues línies A375P i A375MM xenoempeltades a ratolins atímics. Transfecció cDNA del VEGF en sentit: ha incrementat significativament el creixement dels tumors a les fases inicials del desenvolupament tumoral (4 clons de 4), a la corba de creixement (2 de 4), i a la supervivència (1 de 4). Transfecció cDNA VEGF en antisentit: cap diferència repecte al control, ni a fases inicials, ni a la corba de creixement, ni a la supervivència. Angiogènesi: no diferències en la densitat vascular entre els diferents clons.CONCLUSIÓ FINAL. El VEGF és determinant a les fases inicials del desenvolupament tumoral al melanoma maligne. Més endavant perd el seu paper protagonista. Igualment, la modificació genètica de la seva expressió en un model in vivo amb línies de melanoma humà xenoempeltades a ratolins atímics té efecte només als moments inicials del creixement tumoral, perdent tota la seva influència a les fases més tardanes del desenvolupament tumoral. / We hypothesized that angiogenesis in melanoma is related to VEGF, and that the modification of the expression of VEGF could influence angiogenesis, tumour growth and metastatic capacity.First, we examined immunohistochemically the expression of VEGF in cutaneous primary melanoma. VEGF expression was graded in a scale from 0 to 3. Angiogenesis was measured with Ulex Europaeus I staining. 84,9% of tumours expressed VEGF. Vertical Growth Phase (VGP) was significatively associated with a higher intensity expression of VEGF when comparing to radial growth phase. However, once VGP had developed, there were no differences in VEGF expression between tumours. Surprisingly, VEGF expression was not related to angiogenesis.Second, in a model of human melanoma cell lines (A375P, A375MM) xenografted to nude mice, we evaluated the expression of VEGF. The most significant finding was a higher intensity expression of VEGF in tumours representing the first steps of tumour development: tumours lower than 0,5 cm in diameter and those extracted before day 9 post-inoculation demonstrated higher expression of VEGF when compared with the remainder.Third, VEGF sense and antisense cDNA were cloned to an expression vector (pRC/CMV) and transfected to A375P and A375MM melanoma cell lines with cationic liposomes; modified cell lines were xenografted to nude mice. To analyse first stages of tumour progression, half of the resultant tumours were extracted when they were minimally detectable. Growth curves of the rest of tumours were measured, and they were excised when reaching a volume of 0,4 cm3. Survival curves of mice were analysed afterwards. Angiogenesis was evaluated with Factor VIII staining.Sense VEGF transfection significatively enhanced tumour growth on initial stages of development (4 clones of 4), on growth curves (2 of 4) and on survival (1 of 4). Antisense VEGF transfection did not show any difference with control clones at any stage. Angiogenesis was not different between the clones.Conclusion: VEGF is decisive at first stages of development in melanoma. The modification of VEGF expression in an in vivo model of human melanoma cell lines xenografted to nude mice plays a role at initial stages of tumour development, losing its influence later.

La anemia de Fanconi (AF) es un síndrome hereditario raro, de patrón recesivo mayoritariamente autosómico. Clínicamente se caracteriza por presentar malformaciones congénitas, fallo de médula ósea progresivo, endocrinopatías, predisposición a cáncer e hipersensibilidad celular a agente inductores de enlaces cruzados en el DNA (ICL). Esta enfermedad puede ser causada por mutacions bialélicas en cualquiera de los16 genes que hasta la fecha se han identificado, por lo cual existen 16 grupos de complementación. El grupo de complementación más frecuente a nivel mundial es el FA-A (63%) y su espectro mutacional es altamente heterogeneo. En la población Española la frecuencia de este grupo de complementaciòn es mayor (77%) debido a su alta prevalencia en la población gitana española. En este estudio se ha continuado con el análisis mutacional de los pacientes FA-A españoles usando la estrategia de análisis de las mutaciones más comunes y se ha iniciado en paralelo el análisis mutacional de poblaciones AF de algunos países Latino-americanos usando dicha estrategia. Adicionalmente, se ha estudiado el fenotipo celular de pacientes Fanconi-like y otros pacientes con fenotipo celular similar incluyendo un ensayo de fragilidad cromosómica negativo. Por otra parte, se ha realizado un estudio a largo plazo de la evolución hematológica de pacientes AF con mosaicismo somático hematológico. Finalmente, se ha analizado la tasa de eficiencia del diagnóstico genético preimplantacional (DGP) con tipificación del antígeno leucocitario humano (HLA) en parejas con hijos afectos de AF. Estos resultados confirman que la estrategia de cribado mutacional realizado en pacientes FA-A españoles es eficiente para identificar el 51% de las mutaciones en pacientes españoles y sólo el 17% de las mutaciones en la población Latino-americana estudiada hasta el momento. La implementación de la secuenciación masiva del exoma es muy eficiente para el subtipaje de pacientes AF, especialmente para los subtipos menos frecuentes, de esta manera se han subtipado dos pacientes españoles (FA104: FA-Q y FA287: FA-J). Con respecto al análisis de los pacientes Fanconi-like se observó que tienen una sensibilidad celular intermedia a agentes inductores de ICLs asociado a un fenotipo clínico similar a AF. Interesantemente, células derivadas de pacientes deficientes en FAN1 presentan una sensibilidad celular intermedia a agentes inductores de ICLs pero no presentan un fenotipo hematológico de AF, lo cual descarta a FAN1 como un gen candidato para AF. Por otra parte, se ha observado una mejoría hematológica en la mayoría de los pacientes AF con mosaicismo somático, pero con casos excepcionales que son relevantes para la predicción de resultados de futuros ensayos de terapia génica. Los resultados moleculares sugieren que la evolución clínica en estos pacientes no sólo depende del nivel celular donde ocurrió la reversión mutacional, sino también de la edad biológica y el potencial proliferativo de la célula revertida. Finalmente, se ha encontrado una baja tasa de éxito en parejas con hijos afectos con AF sometidas a DGP con tipificación HLA, muy probablemente debido a la edad materna avanzada / Fanconi anemia (FA) is a rare genetic disorder, which is mainly inherited with autosomal recessive pattern. Clinically it is characterized by congenital and endocrine abnormalities, bone marrow failure, cancer predisposition and cellular hypersensitivity to DNA interstrand crosslinking agents (ICL). This disease is caused by biallelic mutations in any of 16 genes that have been identified so far, leading to 16 complementation groups. FA-A is the most common complementation group (63%) and its mutational spectrum is highly heterogeneous. In the Spanish population, the frequency of this complementation group is even higher (77%) due to its high prevalence in the Spanish gypsy population. In this study, we have continued the mutational analysis of Spanish FA-A patients by analyzing the most common mutations, and we also have started the mutational analysis of FA populations of some Latin-American countries by this strategy. In addition, we have studied the cellular phenotype of Fanconi-like patients and others patients with similar cellular phenotype including a negative chromosome fragility test. On the other hand, we have performed a long-term retrospective study of the hematological evolution of FA patients having hematologic somatic mosaicism. Finally, we have analyzed the rate of efficiency of preimplantation genetic diagnosis (PGD) with human leukocyte antigen (HLA) in couples with affected FA children. The results confirm that the mutational screening strategy adopted in Spanish FA-A patients is efficient to identify 51% of mutations in Spanish patients but only 17% of Latin-American populations studied so far. The implementation of whole exome sequencing is an efficient strategy for FA subtyping, especially for infrequent subtypes, as we have done confirming two Spanish patients (FA104: FA-Q and FA287:FA-J). It was observed that Fanconi-like patients share intermediate cell sensitivity to ICLs associated with clinical phenotype similar to FA. Interestingly, patient derived FAN1-deficient cells have intermediate cell sensitivity to ICLs but do not have a FA hematological phenotype, disregarding FAN1 as a candidate gene for FA. On the other hand, we have usually observed hematological improvement in patients with somatic mosaicism, but with exceptional cases that are relevant to predict the outcome of future gene therapy trials. The molecular results suggest that the clinical course in these patients depends not only on the cellular level where mutational reversion occurred but also on the biological age and proliferative potential of the reversed cell. Finally, we have found a very low success rate in couples with affected children with FA undergoing PGD with HLA typing, most probably due to the advanced maternal age.

La present Tesi Doctoral s’emmarca dins d’una línia d’investigació dedicada a l’estudi de les bases genètiques del metabolisme dels greixos en relació a la producció de carn de porcí d’alta qualitat i saludable. L’objectiu final és la identificació de polimorfismes i mecanismes de regulació responsables de la variabilitat genètica d’aquests caràcters complexes en l’espècie porcina. En aquest context, s’han utilitzat mètodes de genòmica estructural (mapes de QTL d’expressió (eQTL); estudis de gens candidats) i funcional (estudis d’expressió gènica) a més a més d’anàlisis proteics i cel·lulars en mostres de múscul i greix de porcs seleccionats per les seves característiques de qualitat de carn. Així, mitjançant la tècnica de microarrays s’ha analitzat el patró d’expressió d’ARNm en mostres de múscul gluteus medius obtingudes a partir de porcs d’una població comercial Duroc amb fenotips divergents per diversos paràmetres relacionats amb la deposició dels lípids. Com a resultat, s’han observat nombrosos gens diferencialment expressats entre els animals amb perfils divergents d’engreixament. Un estudi ontològic/funcional va revelar que aquests gens estaven particularment relacionats amb el metabolisme lipídic, el creixement i la diferenciació muscular, la immunitat i la captació de glucosa en la ruta de la insulina. D’altra banda, les anàlisis d’eQTL han revelat l’existència de regions genòmiques responsables de la variació de l’expressió gènica en el múscul gluteus medius porcí; algunes de les quals mostren una concordança posicional amb varis QTL per caràcters de qualitat de cran i engreixament detectats prèviament a la mateixa població Duroc. Complementàriament, s’ha realitzat un estudi més exhaustiu de quatre gens candidats (ACACA, HMGCR, SCD i 6D), directament implicats en caràcters relacionats amb la qualitat de la carn al ser els principals responsables de la síntesis i dessaturació d’àcids grassos i colesterol. Combinant els resultats de l’anàlisi d’expressió gènica, mapes d’eQTL i els gens candidats estudiats s’ha elaborat una llista de gens candidats funcionals i posicionals que serà la base de futures investigacions cap a l’establiment de les xarxes gèniques i els mecanismes moleculars implicats en el metabolisme dels lípids musculars i els caràcters relacionats amb la qualitat de la carn en porcí. / La presente Tesis Doctoral se enmarca en una línea de investigación dedicada al estudio de las bases genéticas del metabolismo de las grasas en relación a la producción de carne de porcino de alta calidad y saludable. El objetivo final es la identificación de polimorfismos y mecanismos de regulación responsables de la variabilidad genética de estos caracteres complejos en porcino. Para ello se han utilizado métodos de genómica estructural (mapas de QTL de expresión (eQTL); estudio de genes candidatos) y funcional (estudios de expresión génica) y también de análisis proteico y celular en muestras de músculo y grasa de cerdos seleccionados por sus características de calidad de carne. Así, mediante la técnica de microarrays se ha analizado el patrón de expresión de ARNm en muestras de músculo gluteus medius obtenidas a partir de cerdos de una población comercial Duroc con fenotipos divergentes para varios parámetros relacionados con la deposición de los lípidos. Como resultado, se han observado numerosos genes diferencialmente expresados entre los animales con perfiles divergentes de engorde. Un estudio ontológico/funcional mostró que estos genes estaban particularmente relacionados con el metabolismo lipídico, el crecimiento y la diferenciación muscular, la inmunidad, y la captación de glucosa en la ruta de la insulina. Por otra parte, un análisis de eQTL ha revelado la existencia de regiones genómicas responsables de la variación de la expresión génica en el músculo gluteus medius porcino, algunas de las cuales muestran una concordancia posicional con varios QTL para caracteres de calidad de carne y engorde detectados previamente en la misma población Duroc. Complementariamente, se ha realizado un estudio más exhaustivo de cuatro genes candidatos (ACACA, HMGCR, SCD y 6D) directamente implicados en caracteres relacionados con la calidad de la carne al ser los principales responsables de la síntesis y desaturación de ácidos grasos y colesterol. Combinando los resultados del análisis de expresión génica, mapas de eQTL y los genes candidatos estudiados se ha elaborado una lista de genes candidatos funcionales y posicionales que será la base de futuras investigaciones hacia el establecimiento de las redes génicas y los mecanismos moleculares implicados en el metabolismo de los lípidos musculares y los caracteres relacionados con la calidad de la carne en porcino. / This PhD is part of a line of research devoted to studying the genetic basis of lipid metabolism and fat deposition in pigs with a view to producing healthy and high quality meat. The main objective is the identification of polymorphisms and regulatory mechanisms responsible for the genetic variability of these complex characters in pigs. In this sense, we have used several methods in the fields of structural (expression QTL (eQTL) maps; candidate genes studies) and functional (gene expression studies) genomics and also protein and cell studies in muscle and fat samples from pigs selected by meat quality parameters. In this context, using microarrays we analyzed the mRNA expression pattern in gluteus medius muscle samples obtained from a commercial Duroc pig population with divergent phenotypes for several parameters related to lipid deposition. As a result, we have obtained a list of genes differentially expressed between animals with divergent profiles related to lipid deposition. The ontological/functional study showed that these genes were particularly related to lipid metabolism, growth and muscle differentiation, immunity and glucose uptake in the insulin pathway. Moreover, analysis of eQTL has revealed the existence of genomic regions responsible for the variation of gene expression in porcine gluteus medius muscle. Some of these eQTL show positional concordance with several QTL related to meat quality and fat deposition previously identified in the same Duroc population. Additionally, we have performed a comprehensive study of four candidate genes (ACACA, HMGCR, SCD and 6D) directly involved in traits related to meat quality, playing an important role in fatty acids and cholesterol synthesis and desaturation. Combining the results of gene expression analysis, eQTL maps and candidate genes studied have resulted in a list of functional and positional candidate genes representing a valuable contribution to the understanding of the genetic regulation of skeletal muscle individual gene expression in swine species. This is a first step towards disentangling gene networks and molecular mechanisms involved in muscular lipid metabolism and meat quality traits in pigs.

El trabajo realizado trata de estudiar la diversidad del genoma mitocondrial humano en poblaciones humanas de diferentes áreas geográficas que habían sido hasta ahora poco o nada estudiadas. Los grupos de poblaciones humanos estudiados en este trabajo esta formado por las poblaciones del oeste del Mediterráneo, de l'África sub-Sahariana, de la Isla de La Reunión, y de l'Asia. Cada una de estas poblaciones pertenecen a un entorno geográfico diferente y han padecido diferentes y numerosos movimientos de poblaciones que han modulado su composición genética. El análisis de diferentes polimorfismos del genoma mitocondrial han permitido entender los factores poblacionales, tal como la migración, la mezcla genética, la deriva genética, los efectos fundadores, y inferir la historia d la poblaciones bajo estudio, La metodología utilizada incluye diferentes tipos de técnicas adaptadas a los diferentes tipos de polimorfismos estudiados. La técnica aplicadas fueron la secuenciación, el análisis de fragmentos y la técnica de SNaPshot. Los resultados obtenidos han aportado un conocimiento nuevo de las poblaciones que han modulado la diversidad genética de los grandes grupos humanos a nivel continental pero también a un nivel mas regional.

Natural selection has played an important role in shaping human genetic variation, thus, finding variants that have been targeted by positive selection can provide insights about which genes influence human phenotypic variability. In this work we conduct a genome-wide survey of protein-coding genes comparing humans, chimpanzees, and closely related species in order to detect the fraction of genes undergoing positive selection on the human lineage, and further investigate intraspecific variation in a subset of candidate genes in the search of recent selective events in worldwide human populations. Our results suggest that most of the genes implicated in selective events during early human evolution differ from those involved in recent human adaptations, implying distinct selective pressures during varying stages of human evolutionary history. We also found three genome regions with evidence of recent positive selection, which were dissected to propose targets of selection and discuss on the possible underlying selective pressures in each case. / La selección natural ha moldeado de forma importante la variación genética humana, por lo que encontrar variantes que hayan sido seleccionadas positivamente puede dar indicios acerca de los genes que determinan la diversidad fenotípica humana. En este trabajo comparamos los genes del genoma humano, del chimpancé y de varias especies cercanamente emparentadas para detectar aquellos genes bajo selección positiva en el linaje humano, y posteriormente evaluar la variación intraespecífica en un subconjunto de genes con la intención de buscar eventos de selección reciente en poblaciones humanas de todo el mundo. Nuestros resultados sugieren que la mayoría de genes implicados en eventos selectivos durante la evolución temprana del hombre no son los mismos que aquellos involucrados en adaptaciones humanas recientes, lo que implica la existencia de diferentes presiones selectivas a lo largo de las distintas etapas de la historia evolutiva humana. También encontramos tres regiones genómicas con evidencias de selección positiva reciente, las cuales fueron analizadas en profundidad para proponer posibles dianas de selección y discutir las presiones selectivas subyacentes en cada caso.

Estudios recientes han permitido estimar que aproximadamente un 5% del genoma consiste en duplicaciones segmentarias (DS), secuencias de entre 1-100 kb con un nivel de similitud de más del 95% (Eichler, 2001). Las regiones flanqueadas por duplicaciones segmentarias son susceptibles de sufrir reordenamientos mediante recombinación homóloga no alélica y se ha hipotetizado que estas regiones representan puntos calientes de inestabilidad genómica propensos a variación en número de copia (CNVs). Esta variación estructural (deleciones, duplicaciones e inversiones) representa una fuerza mutacional infravalorada en la contribución a las enfermedades genéticas, y en particular en los loci susceptibles a retraso mental. La aparición de nuevas tecnologías como los arrays de CGH o el MLPA permiten el análisis de alta resolución para la identificación de alteraciones genéticas y variaciones en número de copia a nivel de todo el genoma. La aplicación de estas tecnologías ha permitido, recientemente, establecer la implicación de microdeleciones y microduplicaciones en diversas enfermedades genéticas, como por ejemplo el retraso mental (RM). Las técnicas convencionales (cariotipo, FISH, CGH o PCR) de las que disponemos actualmente para el estudio de enfermedades genéticas como el retraso mental no son los suficientemente sensibles para la detección de reordenamientos submicroscópicos. Disponiendo de la tecnología y el material adecuado, es posible la caracterización molecular nuevas variantes geonómicas en retraso mental. Debido a la gran cantidad de casos de RM en los que se desconoce su etiología, el objetivo principal de esta tesis ha sido la caracterización de variantes genómicas responsables de RM aplicando nuevas tecnologías: aCGH del cromosoma X y MLPA. El MLPA se basa en la detección simultánea del número de copias de una secuencia específica mediante la hibridación genómica del DNA con una mezcla de sondas específicas. La cantidad relativa del producto amplificado se correlaciona con el número de copias de la secuencia diana de esa sonda. Por otro lado, los arrays de CGH permiten detectar reordenamientos cromosómicos desequilibrados de <1 Mb. Con el uso de clones genómicos distribuidos de forma que cubran la totalidad del cromosoma X se puede generar un array específico que permitirá obtener un cariotipo molecular de este cromosoma a nivel de 100kb, lo que permitirá detectar microdeleciones, microduplicaciones e inversiones del cromosoma X. Esta parte del proyecto que incluye tanto el diseño, la construcción y validación del array como la hibridación de las muestras se realiza de forma coordinada con el Centro de Regulación de Barcelona (CRG).Para este estudio se seleccionaron pacientes procedentes de familias con herencia compatible con un RM ligado al cromosoma X. Estas familias procedían del Departamento de Bioquímica y Genética Molecular del Hospital Clínico de Barcelona y del grupo GIRMOGEN (Grupo Investigación Retraso Mental de Origen Genético). A todos ellos se les había realizado previamente un cariotipo, se había descartado la expansión del triplete CGG el gen FMR1, responsable del Síndrome del X frágil y no se habían detectado reordenamientos subteloméricos. Gracias a la aplicación de estas tecnologías hemos identificado y caracterización de nuevas variantes genómicas implicadas en RM (11,5%). La detección de reordenamientos cripticos en pacientes afectos de estas enfermedades nos ha permitido establecer una correlación genotipo/fentipo e identificar nuevos genes y mecanismos implicados en el desarrollo del RM. / "CARACTERIZATION OF GENOMIC VARIANTS. APLICATION OF NEW TECHONOLOGIES TO THE STUDY OF MENTAL RETARDATION" TEXT:Mental Retardation (RM) is a common disorder affecting 1-3% of general population. X-linked MR represents and important group inside MR. Nowadays OMIM lists 359 entries about XLMR although only 44 X-linked genes are known to cause XLMR (syndromic and non-syndromic). On the other hand, subtelomeric rearrangements comprise 5-7% of MR with unknown genetic origin. There are few reports about submicroscopic rearrangements that affect X chromosome due to the difficulties that implicate these studies. CGHarray (array-based comparative genomic hibridization) measures submicroscopic DNA copy number changes and allows the simultaneous high-resolution mapping of these changes onto the genome sequence. With the construction and application of a specific CGH microarray, it will be possible to characterize different molecular variants inside this chromosome in those cases of MRLX without molecular diagnosis. On the other hand, MLPA is based in the simultaneous detection of the number of copies of a specific sequence through hybridization of genomic DNA with a mixture of specific probes. The main objective of the present project is to identify submicroscopic duplications and deletions affecting chromosome X in patients with non-syndromic. For this study we selected patients from families with an inheritance consistent with an XLMR. These families came from the Department of Biochemistry and Molecular Genetics at the Hospital Clinical of Barcelona and the GIRMOGEN group (Research Group for Mental Retardation of Genetic Origin). The application of new techonolgies such as MLPA o aCGH has led to the identification of new rearrangements in the X chromosome responsible for MR (11,5%). The detection of cryptic rearrangements in MR patients has enabled us to establish a gentype/phenotype correlation and to identify new genes and mechanisms involved in the development of MR.

In the present study an amplification and genotyping system for 9 microsatellite loci has been developed and used to genotype brown trout (Salmo trutta) individuals. This system has allowed, on one hand, to efficiently analyze the brown trout population structure from Catalan Pyrenees basins and, on the other, to describe their genetic demography. The complexity of evolutionary processes occurred in the area and the different scale of space-time in which they took place make difficult to draw a general pattern relating structure and genetic demography of brown trout populations in the Catalan Pyrenees. However, results fit with the population structure suggested for the Mediterranean brown trout populations, which consist of small interconnected demes forming metapopulations. In the studied Pyrenean basins, the reproductive strategy and the connectivity between demes mitigate the genetic drift expected from the estimated effective population sizes. / El sistema de 9 loci microsatélites desarrollado en este trabajo resulta muy eficiente para el análisis de la estructura poblacional y la demografía genética de las poblaciones de trucha común (Salmo trutta) en las cuencas del Pirineo. La complejidad de los procesos evolutivos ocurridos durante las glaciaciones del cuaternario en el Pirineo y la diferente escala espacial y temporal en que estos han tenido lugar impiden establecer un patrón general que relacione la estructura poblacional y la demografía genética en las poblaciones de trucha común del Pirineo catalán. Sin embargo, los resultados obtenidos están de acuerdo con la estructura poblacional sugerida para las poblaciones mediterráneas de trucha común, que se consideran constituidas por pequeñas agrupaciones locales interconectadas que constituyen metapoblaciones. En todas las cuencas del Pirineo parece que hay una tendencia a que la estrategia reproductora y la interconexión entre los grupos limiten los efectos perjudiciales de la deriva.

La modulació inadequada o el manteniment de forma crònica de la resposta immune poden provocar efectes adversos a sistemes i òrgans i donar lloc a la manifestació de patologies. En aquest context, els mecanismes de regulació de la resposta immune són un element clau per mantenir un estat òptim de salut i un envelliment saludable. La capacitat d'organitzar una resposta immune contra agents patògens o cèl·lules tumorals està en part determinada pel fons genètic de cada individu. Els estudis d'associació genètica han resultat d'utilitat per identificar variants de gens de resposta immune implicades en patologies que van des del càncer o les malalties cardiovasculars a infeccions com la tuberculosi o el VIH-­‐1. En la present tesi s'ha estudiat la variabilitat de gens de resposta immune i el seu paper en dos models diferents: la infecció per VIH-­‐1 i el procés d'envelliment natural. En el primer model s'ha estudiat la variabilitat del gen BST-­‐2, factor de restricció en la infecció per VIH-­‐1, i dels gens CYP27B1, GC i VDR, implicats en la síntesi, transport i acció genòmica de la vitamina D, hormona implicada en la modulació de la resposta immune. Així mateix, al segon model s'ha avaluat l'efecte de la variabilitat del gen VDR i dels gens RANTES i CCR5, implicats en la mediació de la resposta inflamatòria. En el model d'infecció per VIH-­‐1 s'han identificat 2 variants del gen BST-­‐2 associades amb progressió, una captura la variabilitat de la regió genòmica i l’altra amb potencial efecte funcional. En l'estudi de la relació de variants dels gens VDR, CYP27B1 i GC amb el ritme de progressió de la infecció s'han confirmat i ampliat el nombre de marcadors del gen VDR que mostren associació amb progressió. Les combinacions haplotípiques del gen VDR que s'associen amb progressió són aquelles que optimitzen la resposta a la vitamina D. Aquests resultats poden interpretar-­‐se en funció del paper dual de la vitamina D en la modulació de la resposta immune. L'associació amb progressió de les variants identificades és més significativa en els pacients reclutats en el període pre-­‐ TARGA (anterior a 1997). En el model d'envelliment natural, variants del gen VDR mostren associació amb envelliment saludable en homes. Les variants associades són aquelles que confereixen una capacitat de resposta intermèdia a la vitamina D. Això emfatitza el paper de la vitamina D en envelliment i posa de manifest la importància del fons genètic a l’hora d’establir els nivells òptims de vitamina D per a un envelliment saludable. En relació als polimorfismes dels gens CCR5 i RANTES no s'ha trobat associació significativa pel locus CCR5, encara que els resultats mostren una major prevalença de la variant no funcional, i per tant pitjor mediadora de la resposta inflamatòria, en individus longeus. Quant a les variants del gen RANTES, els resultats indiquen una associació específica de sexe que suggereix l'existència d'un determinant genètic de RANTES que predisposa a un fenotip proinflamatori en homes i a un fenotip antiinflamatori en dones. / La modulación inadecuada o el mantenimiento de forma crónica de la respuesta inmune puede provocar efectos adversos en sistemas y órganos y dar lugar a la manifestación de patologías. Por ello, los mecanismos de regulación de la respuesta inmune son un elemento clave para el mantenimiento de un estado de salud óptimo y un envejecimiento saludable. La capacidad de organizar una respuesta inmune contra agentes patógenos o células tumorales está en parte determinada por la fondo genético de cada individuo. Los estudios de asociación genética han resultado de utilidad para identificar variantes de genes de respuesta inmune implicadas en patologías que van desde el cáncer o las enfermedades cardiovasculares a infecciones como la tuberculosis o el VIH-­‐1. En la presente tesis se ha estudiado la variabilidad de genes de respuesta inmune y su papel en dos modelos distintos: la infección por VIH-­‐1 y el proceso de envejecimiento natural. En el primer modelo se ha estudiado la variabilidad del gen BST-­‐2, factor de restricción en la infección por VIH-­‐1, y de los genes CYP27B1, GC y VDR, implicados en la síntesis, transporte y acción genómica de la vitamina D, hormona implicada en la modulación de la respuesta inmune. Asimismo, en el segundo modelo, se ha evaluado el efecto de la variabilidad del gen VDR y de los genes RANTES y CCR5, implicados en la mediación de la respuesta inflamatoria. En el modelo de infección por VIH-­‐1, se han identificado 2 variantes del gen BST-­‐ 2 asociadas con progresión, una que captura la variabilidad de la región genómica y otra con potencial efecto funcional. En el estudio de variantes de los genes VDR, CYP27B1 y GC con el ritmo de progresión de la infección se ha confirmado y ampliado el número de marcadores del gen VDR que muestran asociación con progresión. Las combinaciones haplotípicas del gen VDR que se asocian con progresión son aquellas que optimizan la respuesta a la vitamina D. Estos resultados pueden interpretarse en función del papel dual de la vitamina D en la modulación de la respuesta inmune. La asociación con progresión de las variantes identificadas incrementa su significación en los pacientes reclutados en el periodo pre-­‐TARGA (anterior a 1997). En el modelo de envejecimiento natural, variantes del gen VDR muestran asociación con envejecimiento saludable en hombres. Las variantes asociadas son aquellas que confieren una capacidad de respuesta intermedia a la vitamina D. Ello revela el papel de la vitamina D en envejecimiento y enfatiza la importancia del fondo genético al establecer los niveles óptimos de vitamina D para un envejecimiento saludable. En relación a los polimorfismos de los genes CCR5 y RANTES no se ha encontrado asociación significativa para el locus CCR5, aunque los resultados muestran una mayor prevalencia de la variante no funcional, y por lo tanto peor mediadora de la respuesta inflamatoria, en individuos longevos. En cuanto a las variantes del gen RANTES, los resultados indican una asociación específica de sexo que sugiere la existencia de un determinante genético de RANTES que predispone a un fenotipo proinflamatorio en los varones y a un fenotipo anti-­‐inflamatorio en las mujeres. / The improper balance or the maintenance of a chronic immune response can produce adverse effects on organs and systems and prone to diseases. Therefore, the regulatory mechanisms of the immune response are key factors to maintain an optimal health status and to follow a healthy aging. The capacity to produce an immune response against pathogens or tumour cells is partially determined by the genetic background of the individual. Genetic association studies have been useful to identify variants of immune response genes involved in diseases ranging from cancer or cardiovascular disease to infections such as tuberculosis or HIV-­‐1. In this thesis we have studied the variability of immune response genes and their role in two models: the HIV-­‐1 infection and the natural aging process. In the first model it has been studied the variability of BST-­‐2 gene, which is an HIV restriction factor, and CYP27B1, GC and VDR genes, that are involved in the synthesis, transport and genomic action of vitamin D, hormone that modulates the immune response. In the second model, we have also evaluated the effect of VDR gene variability as well as RANTES and CCR5 gene variants, both involved in mediating the inflammatory response. In the model of the HIV-­‐1 infection we have identified two variants of BST-­‐2 gene associated with progression, one that captures the variability of the genomic region and the other with potential functional effect. In the study of VDR, CYP27B1 and GC gene variants related to progression rates we have confirmed and extended the number of VDR gene markers showing association with progression. The VDR gene haplotype combinations that are associated with progression are those that optimize the response to vitamin D. These results should be interpreted as a con to the dual role of vitamin D in the modulation of the immune response. The association with progression of the identified variants is significantly increased in patients enrolled in the pre-­‐HAART (before 1997). In the model of aging, VDR gene variants were most associated with healthy aging in men. The associated variants are those that confer an intermediate responsiveness to vitamin D. This reveals the role of vitamin D in aging and emphasizes the role of genetic background in determining optimal levels of vitamin D for healthy aging. In relation to polymorphisms of CCR5 and RANTES genes we do not found significant association for the CCR5 locus, although the results show a higher prevalence of non-­‐functional variant, and thus a poorer mediator of the inflammatory response, in long-­‐lived individuals. In relation to RANTES gene variants, the results indicate a sex-­‐specific association suggesting the existence of a genetic determinant of RANTES that predisposes to a proinflammatory phenotype in males and an anti-­‐inflammatory phenotype in females.

En aquest treball es pretén utilitzar la informació que deixa la recombinació al nostres genomes per fer inferències sobre la història evolutiva recent de les poblacions humanes. Per fer-ho, s’ha desenvolupat un mètode novedós, anomenat IRiS, que permet la detecció de recombinacions antigues específiques en un conjunt de seqüències. Hem validat extensivament IRiS i l'hem sotmès a diferents escenaris per tal d’avaluar-ne l’ eficàcia. Un cop els events de recombinació són detectats, es poden utilitzar com a marcadors genètics per estudiar els patrons de diversitat de les poblacions humanes. Finalment, hem aplicat aquesta innovadora aproximació a un conjunt de poblacions humanes del Vell Món, que varen ser genotipades específicament amb aquesta finalitat, aportant nous coneixements en la història evolutiva recent dels humans / The aim of this work is to use the information left by recombination in our genomes to make inferences on the recent evolutionary history of human populations. For that, a novel method called IRiS has been developed that allows detecting specific past recombination events in a set of extant sequences. IRiS is extensively validated and studied in whole set of different scenarios in order to assess its performance. Once recombination events are detected, they can be used as genetic markers to study the recombinational diversity patterns of human populations. We apply this innovative approach to a whole set of different human populations within the Old World that were specifically genotyped for this end and we provide new insights in the recent human evolutionary history of our species.