Ingeniero Civil Químico / En el ámbito de los nanomateriales, los óxidos metálicos siempre han generado especial interés debido a sus excelentes propiedades físicas y químicas. Dentro de éstos, los óxidos de manganeso son de particular interés debido a sus excelentes propiedades catalíticas y a que ofrecen innumerables posibilidades de modificación dependiendo del tipo de aplicación que se necesite. El presente Trabajo de Título tuvo como objetivo sintetizar y caracterizar partículas nanoestructuradas de óxidos de manganeso y además estudiar sus posibles propiedades catalíticas en la oxidación completa de etanol en aire. Se sintetizaron cinco tipos distintos de partículas nanoestructuradas mediante dos nuevos métodos de síntesis. En el primero de ellos se sintetizaron partículas nanoestructuradas de óxidos de manganeso a partir de la descomposición de complejos de manganeso utilizando como sustrato distintas sales del metal y como agente ligante la molécula macrocíclica 1,4,7,10-Tetraazaciclododecano. En el segundo se sintetizaron nanopartículas de óxidos de manganeso a partir de KMnO4 y distintos alcoholes a través de un proceso de precipitación directa. Mediante difracción de rayos X se determinó la naturaleza predominantemente amorfa de las partículas sintetizadas y además fue posible identificar algunas de ellas con MnO2 del tipo ramsdelita. La existencia de estructuras mesoporosas en algunas de las partículas se evidenció por la presencia de picos de bajo ángulo en sus respectivos patrones de difracción y posteriormente mediante la medición directa del tamaño de poro de las partículas. Utilizando espectroscopía fotoelectrónica de rayos X fue posible determinar la presencia de especies con estado de oxidación Mn+3 y Mn+2 así como también la existencia de grupos OH en la superficie de las partículas. Mediante microscopía electrónica de barrido se logró establecer la existencia de partículas porosas de diámetros inferiores a 1 micrómetro con complejas morfologías y nanoestructuras. A través del método BET fue posible conocer el área específica de cada una de las partículas y los resultados permitieron concluir que es posible controlar esta propiedad mediante distintas condiciones de síntesis. Es así como fue posible obtener partículas con superficies desde 6,4 m2/g hasta 273 m2/g dependiendo del método de síntesis utilizado. Finalmente, los estudios de catálisis demostraron que todas las partículas sintetizadas exhiben muy buena actividad catalítica en la oxidación de etanol y que además, dicha actividad depende fuertemente de sus propiedades estructurales. Es así como se estableció que mientras mayor es el área superficial de las partículas y menor su grado de cristalinidad, mayor es la actividad catalítica que éstas presentan. En particular fue posible determinar la existencia de una dependencia de tipo logarítmica entre la temperatura de conversión y el área específica de las partículas. Comparando los resultados con los obtenidos en estudios similares se determinó que la temperatura de conversión T50 es hasta 110 °C menor que la obtenida con MnO2 comercial de alta cristalinidad. Los buenos resultados obtenidos en las pruebas de catálisis junto con la posibilidad de controlar sus propiedades estructurales, convierten a las partículas nanoestructuradas de óxidos de manganeso estudiadas en este trabajo de tesis, en una muy buena alternativa para su aplicación como catalizadores en reacciones de oxidación no sólo de etanol sino también de otros compuestos orgánicos contaminantes.

Tesis para optar al grado académico de Magíster en Bioquímica, área de especialización en Proteínas Recombinantes y Biotecnología y Memoria para optar Título Profesional de Bioquímico / El manganeso es un componente esencial para los organismos, pues está involucrado en muchos de los procesos elementales de la célula. El estado de oxidación +2 es la forma más abundante de este metal en los sistemas biólógicos, en donde es requerido por una amplia diversidad de enzimas y proteínas. El ion Mn2+ destaca además por su capacidad de controlar especies reactivas del oxígeno al interior de la célula. Aún cumpliendo papeles tan importantes, se ha determinado que altas concentraciones intracelulares de Mn2+ pueden ser tóxicas. Además, su deficiencia también es responsable de ocasionar trastornos metabólicos que influyen en el desarrollo de los organismos. En el marco de comprender la dinámica de la homeostasis del ion Mn2+ en la célula, se han caracterizado varios transportadores que participan en la movilización y almacenamiento de este ion. La existencia de estos sistemas específicos demuestra la importancia que posee el mantener el control estricto de las concentraciones de Mn2+ para la célula. Por otra parte, se ha determinado que este ion es capaz de modular la actividad transcripcional de muchos genes, sin embargo, se desconocen los mecanismos moleculares a través de los cuales es capaz de realizar esta actividad. Ceriporiopsis subvermispora es un hongo que se ha caracterizado por ser un eficiente basidiomicete que degrada la lignina. Nuestro grupo ha caracterizado en profundidad los procesos involucrados en la degradación de este polímero natural y se ha determinado que una de las enzimas que utiliza este hongo es muy dependiente de la disponibilidad del ion Mn2+. A partir de esta y otras evidencias, realizó un estudio de la influencia de este ion sobre la expresión de la maquinaria ligninolitica en C. subvermispora. Los resultados obtenidos permitieron postular la existencia de mecanismos complejos asociados al control transcripcional de la enzima ligninolítica, sin lograr establecer la forma en que participaba el Mn2+. Estos antecedentes sugerían que aspectos fundamentales de la fisiología del Mn2+ en C. subvermispora debían ser abordados. En el trabajo aquí presentado se documenta la identificación de tres componentes de la respuesta a Mn2+, lograda a través del secuenciamiento de regiones genómicas. Estas regiones fueron identificadas parcialmente por estudios previos con la técnica de cDNA-AFLP aplicada para estudiar la homeostasis de Mn2+ en C. subvermispora. Dos de los segmentos identificados en este estudio muestran una alta homología a transportadores que han sido muy bien caracterizadas en la movilización de este metal: un homólogo del transportador de fosfatos inorgánicos de Saccharomyces cerevisiae PHO84, y un transportador de sideróforos. Además, se identificó un segmento que proviene de un marcador inducible por Mn2+, y su función predicha corresponde a una epimerasa que podría participar en el control de especies radicalarias del oxígeno. A partir de las funciones propuestas para estos componentes, se establece un modelo integral del control de la concentración del ion Mn2+ y la actividad ligninolítica de este hongo. Finalmente, se presentan los resultados de la identificación de un motivo presente en promotores de genes que son regulados por Mn2+, que sería específico para este ion. La existencia de este elemento permitiría explicar la respuesta transcripcional previamente estudiada en C. subvermispora, postulando un mecanismo de control transcripcional a través de factores proteicos capaces de reconocer el ion Mn2+. Esta evidencia es contrastada con los hallazgos documentados en el último tiempo para el control ejercido por Mn2+, sugiriendo que este elemento sea funcional / Manganese is a fundamental component for most organisms, because it is involved in many elemental cell processes. This metal is mainly found in biological systems with an oxidation state of +2, being required by an enormous diversity of enzymes and proteins. Mn2+ is highlighted by its ability of controlling reactive oxygen species inside the cell. Although this ion has a fundamental physiological role, it has been determined that high intracellular concentrations of Mn+2 can cause severe toxicity. Besides, the deficiency of this ion is also responsible for metabolic alterations that may affect the development of an organism. Focused on understanding dynamics of cellular Mn2+ homeostasis, there have been characterised several carriers involved in the processes of transport and storage of this ion. These specific systems maintain a strict control of the concentration Mn2+ ion, which is a very important process for the cell. There is evidence that this ion is capable of regulating the transcriptional activity of many genes, however the molecular mechanisms involved in this control are still unknown. Ceriporiopsis subvermispora is a basidiomycete fungus that has been characterised for being very efficient in lignin breakdown. The metabolic machinery employed by this fungus to degrade this compound has been studied by our group and we have determined one of its members, the manganese peroxidase, is widely dependent on Mn2+ availability. This evidence along with other studies, prompted our group to conclude that this ion could influence the expression of ligninolytic enzymes in C. subvermispora. We explored this proposal and the results obtained were not sufficient for establishing the role of Mn2+, but suggested the involvement of complex mechanisms that were capable of regulating ligninolytic enzymes. To investigate the importance of Mn2+ in the expression of ligninolytic machinery, fundamental knowledge about Mn2+ homeostasis had to be understood. In the present work, identification of three components of Mn2+ homeostasis are documented. These results were obtained by sequencing genomic regions, that were partially described in a previous cDNA-AFLP analysis of Mn2+ homeostasis in C. subvermispora. Two of the genomic regions identified showed high homology to well characterised carriers involved in the transport of this ion: a homolog of the inorganic phosphate transporter of Saccharomyces cerevisiae PHO84, and an oligopeptide transporter. The third region was identified from an inducible marker in the cDNA-AFLP study, and its function was predicted to be an epimerase that could be involved in control of reactive oxygen species. Considering predicted functions of the identified regions, an integrative model describing the control of Mn2+ concentration and ligninolytic activity is proposed. Finally, the identification of a specific motif found in promoters of Mn2+ regulated genes is presented. This element could explain the transcriptional response observed in C. subermispora, through a transcription control mechanism involving a transcriptional factors able to bind Mn2+. This result is compared with evidence from recent studies of specific transcriptional control exerted by Mn2+, which suggests that this element is functional

Memoria para optar al título de Químico / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta enero de 2017 / Se sintetizó un material adsorbente basado en óxidos de manganeso (MnO2) con propiedades magnéticas para su empleo en la remoción de algunos contaminantes inorgánicos comunes presentes en los drenajes ácidos de mina en Chile. El adsorbente fue preparado en base a magnetita (Fe3O4) recubierto con MnO2, mediante un método de precipitación oxidativa tanto en medio básico como en medio ácido, y utilizando diferentes proporciones de MnO2:Fe3O4. La capacidad de adsorción del compósito preparado en medio básico resultó ser superior, obteniéndose rendimientos de síntesis sobre el 93%, preparación que no involucra evolución de gases ni requiere energía térmica, siendo este adsorbente así sintetizado químicamente más estable. El compósito adsorbente fue caracterizado química, física y magnéticamente. Las imágenes SEM revelan que estaría compuesto de estructuras muy pequeñas de forma esférica, con formación de aglomerados de partículas de tamaño inferior a 1 μm. Las micrografías TEM indicaron que el tamaño promedio de las partículas varían entre los 6 y 9 nm. Los análisis de porosimetría BET señalan que el adsorbente posee un área superficial del orden de 100 m2/g o levemente inferiores, disponiéndose así de un número importante de sitios activos para el proceso de adsorción. Análisis mediante difracción de rayos X señalaron que el compósito consta de un núcleo cristalino de magnetita, recubierto por capas nanométricas de MnO2 amorfas. El análisis de magnetismo demostró que las nanopartículas presentan características de ser superparamagnéticas. Se realizaron pruebas preliminares de adsorción con soluciones de Cu+2,Cd+2,Zn+2 y Pb+2, estableciéndose que la adsorción aumenta a medida que aumenta el pH, hecho coherente con el potencial zeta medido para el adsorbente. Un modelo cinético de adsorción de pseudo-segundo-orden ajustó muy bien los datos experimentales observados. Se concluye también, que se requiere de una fuerza iónica mínima en la fase acuosa, para asegurar una adsorción suficiente del metal / In this work was synthesized a sorbent material based on MnO2 which presents magnetics properties to be used for removing some common inorganic pollutants existent in samples of Chilean acidic mine. The sorbent was prepared using magnetite (Fe3O4) covered with MnO2, using oxidative precipitation methods, one in acid medium, the other under basic conditions, using different MnO2:Fe3O4 proportions. The sorption capacity of the composite synthesized in basic medium was higher being achieved a synthesis yield around 93%. This synthesis method is better because does not present gas evolution neither thermal energy is requested, being the sorbent so prepared more chemically stable. The sorbent was chemical, physical and magnetically characterized. SEM micrographs show that the material would be comprised of very tiny spherical structures with particles agglomeration whose size is less than 1 μm. TEM analysis indicated that the average particle size varies between 6 and 9 nm. BET porosimetry analysis pointed out that sorbent has a surface area around 100 m2/g or slightly lower, comprising this way an important number of active sites for the sorption process. DRX analysis showed that the composite consists of a magnetite crystalline nucleus covered by nanometric layers of amorphous MnO2. Measurements of magnetic saturation demonstrated that the nanoparticles have superparamagnetic characteristics. Preliminary sorption tests were carried out using aqueous solutions containing Cu2+,Cd2+,Zn2+ and Pb2+ ions, being stablished that the sorption of metals increases with the augment of the solutions pH, which is coherent with the zeta potential values measured for the sorbent. A pseudo-second-order sorption kinetics model fitted well the observed experimental data. It was also concluded that a minimum ionic strength is required in the aqueous phase to ensure an adequate metal sorption / Fondecyt

El concentrado de plomo-plata que es materia de investigación tiene un contenido de plata de 210.7 oz/tc, 16.20% de plomo y 18.7 % manganeso, el cual es difícil comercializar. El objetivo de esta investigación consiste en minimizar el contenido de manganeso del concentrado de plomo-plata, por ser este elemento que diluye los contenidos de plomo y plata, perjudicando la comercialización del concentrado mencionado. El proceso de disminución de manganeso de un concentrado plomo-plata se puede adaptar a minerales con el mismo problema, alto contenido de manganeso (18.7%). Como subproducto de la lixiviación de manganeso se obtiene, una solución un sulfato de manganeso la cual mediante procesos se obtendrá sulfato de manganeso monohidratado. En la etapa de flotación se corrieron 4 pruebas iniciales que constan de tres etapas, la primera etapa fue a una lixiviación a pH=4, le segunda etapa la flotación del residuo de lixiviación de la etapa anterior y la tercera etapa la lixiviación del concentrado de flotación de la etapa anterior a un pH=2. Se obtuvo como resultado un concentrado de plomo de 20% y un contenido de plata de 259.33 oz/tc. En vista que con este procedimiento no dio los resultados esperados se procedió a cambiar el diagrama de flujo. La primera etapa fue a una lixiviación a pH=4, la segunda etapa la lixiviación del residuo anterior a un pH=2 y la tercera etapa la flotación del residuo de lixiviación de la etapa anterior. Bajo estas condiciones es posible lixiviar el 95% de manganeso con una pérdida de peso total de 30% y un consumo de H2SO4 de 486 kg/t. Después de realizar varias pruebas con este nuevo diagrama de flujo se obtuvo un concentrado hasta de 27% Pb, el contenido de plata es de 326 oz/tc y un contenido de manganeso de 1.81 %. Realizadas las pruebas de lixiviación se prosigue a la neutralización de la solución de lixiviación, utilizando el concentrado de plomo-plata. En esta prueba se trabajó con porcentajes de sólidos de 10%, 20%, 30%, 40% y 50% para determinar cuál es la adecuada para lograr precipitar los elementos no deseables como el fierro, el plomo, el zinc entre otros y además la de enriquecer de manganeso a la solución. En un tiempo de neutralización de 3 horas con un porcentaje de solido del 20% se obtuvo la disminución de los valores hasta 49ppm de zinc, 1 ppm de fierro y 9 ppm de plomo, a su vez la concentración de manganeso aumento hasta 89900 ppm. En la etapa de purificación de solución neutralizada, se usó sulfuro de sodio en una cantidad de 0.064 gr, disminuyendo el contenido de plomo en 0.2 ppm y el zinc en 0.2 ppm. Luego de esta etapa de purificación de la solución lixiviante, se procedió a la cristalización de la solución mediante la evaporación, se toma una muestra de un litro y se empezó el proceso de evaporación a una temperatura de 70 °C. En esta etapa empiezan a aparecer los primeros cristales que son los de sulfato de calcio por lo cual se procede a filtrar la solución y retirar los cristales formados. Se toma una muestra de este residuo y da un contenido de calcio de 22.17%. Posteriormente la solución se dispone a calentar para proseguir con la etapa de evaporación de la solución a una temperatura de 50 °C y la formación de los cristales de sulfato de manganeso monohidratado. Al cabo de todo este proceso se obtiene 180 gr de sulfato de manganeso monohidratado, con una concentración de manganeso de 32.2%, el sulfato de manganeso monohidratado es un elemento adicional vendible y usado en la industria agrícola como fertilizante. / Tesis

En la Sierra de Ambargasta, en ámbito de Sierras Pampeanas Orientales, existe un importante conjunto de mineralizaciones de óxidos e hidróxidos de manganeso que se disponen a lo largo de una faja meridional cuya extensión alcanza unos 70 kilómetros de longitud por aproximadamente 30 kilómetros de ancho. El sector elegido para el desarrollo de esta Tesis Doctoral se ubica en el extremo septentrional del mencionado sistema de vetas, en un área de aproximadamente 150 km2 en la que se encuentra el grupo minero El Remanso, junto a otros dos de menor importancia denominados Ambargasta (o Sunchales) y Aspa Puca. La zona de estudio se encuentra ubicada unos 30 kilómetros al noroeste de la localidad de Villa Ojo de Agua, Santiago del Estero, y puede accederse a través de la ruta nacional N° 9, tomando luego desvíos secundarios y caminos vecinales. Las mineralizaciones que son objeto de este estudio están alojadas en estructuras subverticales emplazadas en un basamento ígneo metamórfico, de edad proterozoica a paleozoica inferior. Hasta el momento habían sido realizadas algunas investigaciones de carácter regional como las de Beder (1931); Bonalumi ( 988), Quartino (1967), Lira et al. (1997), Massabie et al., (1997), González et al., (1985), Castellote (1978, 1982, 1985). Otras de índole mineralógico tales como Arcidiácono (1973), Rayces (1947) y Ramé et al., (1999). Aún así existían numerosos interrogantes relacionados con la génesis del depósito, posible fuente del manganeso, edad de la mineralización, orogenia responsable de las estructuras que actúan como metalotecto, secuencia de eventos, orden de precipitación de los minerales y características del o los fluidos involucrados tales como temperatura, salinidad y composición isotópica. Estos aspectos motivaron el presente trabajo con la intención de resolver, o aproximar una solución para los mismos, mediante la aplicación de técnicas modernas.

Memoria para optar al título de Bioquímico / La expresión génica dependiente de manganeso no se comprende del todo en organismos eucariontes. Decidimos intentar comprender de mejor forma este proceso utilizando el basidiomicete Ceriporiopsis subvermispora, ya que el manganeso cumple un rol importante en su metabolismo degradante de lignina. Dado que el genoma de este organismo no se encuentra disponible, utilizamos la técnica de cDNA-AFLP para realizar un estudio global de la expresión génica dependiente de manganeso el cual dio interesantes resultados. De 37 fragmentos derivados de transcriptos (TDFs) secuenciados, 21 fueron analizados, identificados y clasificados en razón a su expresión diferencial en respuesta a manganeso. El análisis de estos resultados nos permitió encontrar varios genes cuya expresión se encuentra regulada por este metal y además postular posibles roles homeostáticos para varios de ellos. Entre los hallazgos más importantes podemos mencionar que el estrés por manganeso produce cambios a nivel celular tales como: (1) un aumento en la actividad traduccional, (2) un aumento en la biosíntesis de membranas celulares para la compartamentalización, almacenamiento y destoxificación del manganeso con la concomitante activación de la vía secretora, y (3) un aumento en la biosíntesis de “núcleos Fe-S”. Además, postulamos que existen dos proteínas que participarían como reguladores de la expresión de factores homeostáticos para el estrés por manganeso. La proteína SSD1 participaría activamente regulando la expresión de factores homeostáticos de forma post-transcripcional en respuesta a concentraciones ascendentes del metal, mientras que la proteína Erd2 tendría la misma función, pero en respuesta a concentraciones descendentes. Estudiamos las regiones reguladoras río arriba del sitio de inicio de la traducción de genes relacionados con la homeostasis de manganeso derivados de este estudio y de la literatura. Esto nos permitió identificar la presencia de sitios de unión para los factores de transcripción ACE1 y HAP1, los cuales podrían mediar un efecto sinérgico en la activación de la transcripción manganeso-dependiente, siendo putativamente ACE1 el factor principal. / Manganese-dependent gene expression is not fully understood in eukaryotic organisms. This study aims to understand this process in a better way utilizing the basidiomycete C. subvermispora, since manganese plays an important role in its lignin degrading metabolism. Since the genome of this organism is not available, we used cDNA-AFLP technique to perform a global manganese-dependent gene expression profiling that yielded interesting results. Out of 37 sequenced transcript derived fragments (TDFs), 21 were further analyzed, identified and classified according to their differential expression profile in response to manganese. The analysis of these results allowed us to find various genes whose expression is regulated by this metal, and also postulate possible homeostatic roles for some of them. Among the most important findings we describe that manganese stress produces changes at the cellular level, such as: (1) increased cellular translational rate, (2) increased biosynthesis of cellular membranes for the compartmentalization, storage and detoxification of manganese with a concomitant increased activity of the secretory pathway, and (3) an increased biosynthesis of Fe-S clusters. Even more, we postulate that there are two proteins that participate as regulators of manganese homeostatic expression of factors in response to manganese stress; SSD1 protein would actively regulate post-transcriptionally the expression of homeostatic factors in response to increasing metal concentration, while Erd2 would have the same function yet in response to decreasing concentrations. We studied upstream regulatory regions of genes related to manganese homeostasis by this study or the literature; this allowed the identification of repetitively found transcription factor binding sites for ACE1 and HAP1, which may mediate a synergic effect on the activation of manganese-dependent gene expression, where ACE1 would be the main putative synergic mediator

Memoria para optar al título de Bioquímico / La enfermedad neurológica conocida como Paraparesia Espástica Tropical, mielopatía asociada al HTLV-I (TSP/HAM) se caracteriza por la degeneración axonal de los haces córtico-espinales. Aunque no se conoce mucho como el HTLV-I afecta selectivamente a los axones más largos del sistema nervioso central (SNC), es la proteína viral Tax secretada desde los linfocitos T-CD4+ el principal candidato por su actividad estimuladora de factores transcripcionales a través de varias vías de señalización. Esta proteína, se encuentra presente en forma crónica en el líquido cefalorraquídeo (LCR), pudiendo alterar el transporte axonal actuando extracelularmente, siendo afectados principalmente los axones más largos por su mayor vulnerabilidad. Estudios in vitro de la proteína Tax muestran que se une a varias proteínas celulares que regulan vías relacionadas con la transcripción y el citoesqueleto, incluyendo fosfatasas y quinasas, por lo que se sugiere que en esta patogenia podría haber un desbalance en el nivel de fosforilación/desfosforilación de las proteínas del citoesqueleto. Se han propuesto como biomarcadores de varias enfermedades neurodegenerativas los niveles de Tau total y/o fosfo-Tau en el LCR. Por lo tanto, los objetivos de esta investigación fueron comparar la fosforilación de Tau presente en el LCR de pacientes con TSP/HAM y sujetos controles, a fin de aclarar si estas proteínas están involucradas en la patogenia de esta enfermedad, y aislar la proteína Tau desde el LCR para posteriores estudios de proteómica de sus fosfoformas. Los niveles de Tau en el LCR y la evaluación del patrón molecular de fosforilación de residuos específicos como Tre181, Ser199, Tre205, Tre231, Ser262, Ser356, Ser396, Ser404 y Ser422 fue realizada por “immunowestern blot” utilizando anticuerpos policlonales monoespecíficos. Con todos los anticuerpos ensayados se observó la presencia de una banda principal de 52 kDa. Los niveles de Tau en el LCR de los TSP/HAM no fueron significativamente distintos de los de controles, y aunque no fue significativamente diferente (p = 0,06), se podría sugerir sólo una anormal hiperfosforilación de Tre181. Si se confirmara este mayor nivel fosforilación en Tre181 trabajando con un número mayor de pacientes o utilizando otros métodos más confiables, sugeriría un aumento en la actividad o una sobre-expresión de dos quinasas dirigidas a Ser/Tre-Pro, GSK3-α y β, Cdk5. Una caracterización completa de la fosforilación de los distintos residuos de Tau en el LCR de los controles y pacientes con TSP/HAM requirió la aplicación adicional de la técnica analítica de Espectrometría de Masas (MS). Por lo tanto, se trató de aislar Tau desde LCR utilizando una columna de afinidad por fosfopéptidos de Ga(III), y dos métodos de inmunoprecipitación, uno usando proteínas A/G acopladas a agarosa y una segunda con unión covalente de los anticuerpos (“Sepharose” activada con CNBr). Ni la columna de Ga(III) ni el primer método de inmunoprecipitación fueron adecuados para posterior análisis por MS. Después de demostrar por SDS/PAGE que el método que usaba los anticuerpos unidos covalentemente mostraba una banda principal de 52 kDa, se eluyó la proteína del gel, tripsinizó y analizó por MS MALDI-TOF. Se observó la posible presencia de proteínas asociadas al citoesqueleto que podrían haber coinmunoprecipitados con Tau. Estos resultados no fueron confirmatorios por el bajo “score” observado. En conclusión, dos de los resultados muestran diferencias entre TSP/HAM y varias enfermedades neurodegenerativas: el no aumento en los niveles de Tau total, y la posible hiperfosforilación de sólo Tre181. Fue importante lograr aislar Tau desde el LCR para futuros estudios de MS / The neurological disorder known as tropical spastic paraparesis / HTLV-I-associated myelopathy (TSP/HAM) is characterized by axonal degeneration of the cortico-spinal tracts. Although the selectivity of HTLV-I towards the longest axons of the central nervous system (CNS) is not fully understood, the main candidate is the secreted viral protein Tax from lymphocytes T-CD4+ that shows a stimulatory activity of transcriptional factors acting through several signaling pathways is the main candidate. This protein, chronically present in CSF, could extracellularly alter axonal transport. The longest axons are mainly affected because they are more vulnerable. In vitro studies on Tax protein have shown the binding of this protein to many cellular proteins that regulate transcription and cytoskeleton related pathways including phosphatases and kinases, therefore an imbalance in the level of cytoskeleton phosphorylated/unphosphorylated proteins could be involved in this pathogeny. Levels of total Tau and/or phospho-Tau in the CSF have been proposed as biomarkers of various neurodegenerative diseases. Hence, the aims of this investigation were to compare Tau phosphorylation present in CSF of TSP/HAM patients and control subjects, to elucidate if these proteins are involved in the pathogeny of this disease, and to isolate Tau protein from CSF for further proteomic studies of its phosphoforms. Levels of Tau in CSF and evaluation of the molecular pattern of phosphorylation of selected residues such as Thr181, Ser199, Thr205, Thr231, Ser262, Ser356, Ser396, Ser404 and Ser422 were performed by immunowestern blot, using monospecific polyclonal antibodies. With all the antibodies tested we observed a main band with 52 kDa. The CSF levels of Tau in TSP/HAM were not significantly different from those of controls. Only an abnormal hyperphosphorylation on Thr181, although it was not significantly different (p = 0.06), could be suggested in TSP/HAM patients. If a high phosphorylation level in Thr181 is confirmed by working with a larger number of patients or other more reliable methods, it would suggest an increase in activity or over-expression of two Ser/Thr-pro-directed kinases GSK3-α and β, and Cdk5. A complete characterization of Tau phosphorylation sites in CSF from control and TSP/HAM patients required the use of the additional analytical technique of Mass Spectrometry (MS). Therefore, we tried to isolate Tau from CSF samples using the phosphopeptide affinity column with Ga(III), and two immunoprecipitation methods, one using protein A/G-coupled agarose beads and a second one with covalently bound antibodies (Sepharose activated with CNBr). Neither the Ga(III) column nor the first immunoprecipitation method were adequated for MS analysis. After demonstrating by SDS/PAGE that the method that used covalently bound antibodies showed a main band of 52 kDa, the sample was eluted, trypsinized and analyzed in a Mass Spectrometer MALDITOF. This preliminary study suggested the presence of Tau and of some other cytoskeleton associated proteins that could have been coimmunoprecipited with Tau. The low “score” obtained did not allow reach confirmatory results. In conclusions, two of the results showed differences with various neurodegenerative diseases: lack of changes in Tau levels in CSF, and possible hyperphosphorylation of only threonine 181. It was important to have been able to isolate a Tau form from CSF for further studies of MS

Tesis para optar al Grado de Magíster en Química área de especialización en Química de Materiales y Memoria para optar al Título de Químico / En el presente trabajo de tesis se han sintetizado y caracterizado fases bimetálicas derivadas del sistema MnPS3. Las fases bimetálicas obtenidas son cuatro: Zn0,2Mn0,8PS3•0,25 H2O, Cu0,2Mn0,8PS3 • 0,25 H2O, Ni0,2Mn0,8PS3 • 0,25 H2O y Co0,2Mn0,8PS3 • 0,25 H2O, las cuales fueron obtenidas mediante el método de síntesis asistida por microondas, a partir del precursor de potasio K0,4Mn0,8PS3 • H2O. Además, se sintetizaron, usando el mismo método, compositos intercalados con iones trivalentes de lantánidos (GdIII, TbIII y EuIII) del tipo Ln0,03K0,3Mn0,8PS3 • 0,85H2O. La fase prístina de manganeso(II) es estable térmicamente hasta los 400 °C, que al compararse con las fases bimetálicas, resulta ser una de las más estables térmicamente a excepción de la fase bimetálica de NiII, la cual presenta una mayor estabilidad térmica que la fase prístina. Queda en evidencia así, la influencia del ion divalente insertado en la fase sobre el comportamiento térmico de estos sistemas. En cuanto a los compositos intercalados con iones Ln III, Ln0,03K0,3Mn0,8PS3 • 0,85H2O se observó que tales compositos también son más estables térmicamente que la fase precursora de potasio. Esto confirma que los iones lantánidos (III) influyen en la estabilidad térmica de estas fases laminares, aun cuando existe una pequeña cantidad de éstos iones trivalentes en el espacio interlaminar del sistema. Al realizar el estudio de las propiedades ópticas de las fases bimetálicas se observó un desplazamiento del borde de absorción a valores de menor energía respecto a la fase precursora de potasio K0,4Mn0,8PS3 • H2O. Se observó que el borde de absorción de los tres compositos con iones lantánidos, Ln0,03K0,3Mn0,8PS3 • 0,85H2O también se desplazó a valores de menor energía respecto a la fase precursora de potasio K0,4Mn0,8PS3 • H2O. En cuanto a las propiedades de emisión de los compositos a temperatura ambiente, no fue posible observar emisión en ninguno de los tres compositos intercalados con iones Ln" / This thesis presents the synthesis, and characterization of bimetallic phases, based on the pristine MnPS3 phase. The obtained bimetallic phases were Zn0,2Mn0,8PS3•0,25 H2O, Cu0,2Mn0,8PS3 • 0,25 H2O, Ni0,2Mn0,8PS3 • 0,25 H2O y Co0,2Mn0,8PS3 • 0,25 H2O. These phases were prepared by a microwave assisted method, staring from the potassium precursor, K0.4 Mn0.8PS3• H2O. Using the same method, three intercalated phases were obtained by the cationic exchange method, where part of the potassium ions located in the interlamellar space was substituted by lanthanide(III) ions (Ln = GdIII, TbIII y EuIII), producing composites of general stoichiometry, Ln0,03K0,3Mn0,8PS3 • 0,85H2O. The pristine manganese(II) phase is thermally stable till 400 °C, while the bimetallic phases were less stable than the pristine phase, with the exception of the bimetallic NiII phase. In this way, the influence on the thermal stability of the secondary bivalent metal ion becomes evident. Besides, the intercalated composites with lanthanide(III) ions, are also more stable than the corresponding potassium precursor. This fact confirms that the lanthanide ions influence the thermal stability of these composites, even though only a small quantity of these trivalent ions is exchanged with the interlamellar potassium ions. The study of the optical properties of the bimetallic phases showed that the absorption edge of the solid state spectra of the bimetallic phases was at lower energy values than that of K0,4Mn0,8PS3 • H2O. When the Ln0,03K0,3Mn0,8PS3 • 0,85H2O phases were studied a similar optical phenomenon was observed. The absorption edge of these composites was also at lower energy values, as compared to that of the potassium precursor. With respect to the luminescent properties the spectra of these composites at room temperature did not show emission / Conicyt; Fondecyt; CEDENNA

Memoria para optar al título profesional de Bioquímico / El objetivo de este trabajo fue identificar genes expresados diferencialmente en un organismo cuyo genoma no ha sido secuenciado. Investigamos los patrones globales de expresión en respuesta a cambios en la concentración de Mn2+ en el medio de cultivo, con el fin de identificar genes involucrados en el metabolismo y homeostasis de este catión. El organismo modelo usado fue Ceriporiopsis subvermispora, un hongo ligninolítico altamente selectivo, el cual posee una maquinaria enzimática compuesta por peroxidasas dependientes de manganeso y lacasas principalmente. Para lograr el objetivo propuesto desarrollamos un protocolo de cDNA-AFLP (cDNA- Amplified Fragment Length Polymorphism) basado en la amplificación de fragmentos derivados de transcritos, para analizar los patrones de expresión génica en cultivos con diferente concentración de Mn2+. Al analizar los patrones generados obtenidos del hongo creciendo en diferentes concentraciones de manganeso, identificamos 34 fragmentos derivados de transcritos diferencialmente expresados en respuesta a manganeso. Veintidós de ellos mostraron homología con genes de función conocida o putativa, mientras que catorce de ellos no mostraron coincidencias considerables. El resultado más interesante fue identificar dos fragmentos derivados de transcritos que correspondían a la familia de transportadores tipo ABC (ATP Binding Cassette) altamente relacionados con la homeostasis de Mn2+ y Ca2+ / The aim of this work was to identify differentially expressed genes in an organism whose genome has not been sequenced. We investigated the global gene expression pattern regulated by manganese, in order to identify genes involved in its metabolism and homeostasis. The model organism used was Ceriporiopsis subvermispora, a highly selective ligninolytic fungus, which possesses an enzymatic machinery composed of manganesedependent peroxidases and laccase. In order to achieve this objective we developed a cDNA-AFLP (cDNA- Amplified Fragment Length Polymorphism) protocol based on the amplification of transcript derived fragments (TDFs) to analyze the gene expression patterns on different Mn2+ concentration cultures. When analyzing cDNA-AFLP generated patterns obtained from the fungus grown on different concentrations of manganese, we identified 34 manganesedifferentially expressed transcript derived fragments. Twenty of them showed significant homology to genes with known or putative function, while fourteen fragments did not show significant matches. Interestingly we identified two TDFs that correspond to members of the ABC (ATP Binding Cassette) transporter family closely related with Mn2+/Ca2+homeostasis

Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado de Magíster en Química área de Especialización en Químico Minero Metalúrgico y Memoria para optar al Título de Químico / En esta investigación se estudió la síntesis y caracterización de nuevos adsorbentes de bajo costo correspondientes a dióxido de manganeso con propiedades magnéticas (mag-MnO2) y silicatos de calcio nano-estructurados magnetizados (mag-NanoSCH). Estos adsorbentes fueron aplicados en soluciones acuosas ácidas para remover algunos contaminantes inorgánicos propios de las aguas de mina. La síntesis de mag-MnO2 se logró mediante la reacción química de KMnO4, MnCl2, KOH y la adición de magnetita, la cual le confiere las propiedades magnéticas. Para mag-NanoSCH se realizó empleando Ca(OH)2, una solución acuosa de silicato de sodio (Na2SiO3) y magnetita. En este caso particular, se sintetizaron dos compósitos en dos proporciones, 1:1 y 2:1 en relación NanoSCH/Fe3O4. Las síntesis fueron rápidas, eficientes y reproducibles. Los adsorbentes fueron caracterizados empleando diversas metodologías. Estos resultaron tener un núcleo cristalino formado por la magnetita y una cubierta de características amorfas, con tendencia a la aglomeración de partículas. Presentan además una razonable gran área superficial, conformando una estructura en la cual se disponen de un gran número de sitios activos disponibles para la adsorción. Se evidenció mediante VSM que la saturación magnética para los compósitos adsorbentes es suficientemente alta, lo que asegura una muy eficiente separación de ellos desde el refino acuoso producido. Los adsorbentes presentaron una adecuada estabilidad química al contactarlos con soluciones acuosas ácidas. El adsorbente mag-MnO2, presentó un excelente comportamiento para remover los iones metálicos Pb+2, Cd+2, Cu+2 y Zn+2 a pH superiores a 3,0, mediante un mecanismo de intercambio iónico entre el ion metálico y los H+ existentes en la superficie del adsorbente. Con respecto a las especies aniónicas (molibdatos y arseniatos), estas se favorecen a un pH ≤ 2, mediante un mecanismo de atracción electroestática y formación de pares iónicos. Se realizaron pruebas de equilibrio y de cinética de adsorción con el adsorbente mag-MnO2, para los iones metálicos y los oxianiones. En equilibrio, se obtuvieron valores altos de qmax para la mayoría de los adsorbatos y los resultados experimentales se ajustaron bien al modelo de la isoterma de Langmuir al utilizar soluciones simples mono-elementales. Sin embargo, es posible observar que al utilizar matrices complejas polielementales y reales, los datos experimentales de equilibrio de adsorción se ajustan mejor mediante el modelo de Freundlich. La cinética inicial de adsorción fue rápida para prácticamente todos los contaminantes, siendo sus resultados bien explicados por un modelo de pseudo-segundo-orden. Complementariamente se estudió la posibilidad de reutilizar este compósito en más de un ciclo de adsorción. En ese sentido, se determinó que contactando el adsorbente cargado con los contaminantes removidos con una solución acuosa ácida de pH 2,0, se logra un alto grado de desorción de ellos, posibilitando la reutilización del adsorbente al menos en 4 ciclos de adsorción-desorción, sin pérdida significativa de la capacidad de adsorción de los compósitos sintetizados. El mag-MnO2 fue efectivamente capaz de remover en forma colectiva los iones metálicos y especies aniónicas presentes en soluciones acuosas multicomponentes. Las pruebas hidrometalúrgicas exploratorias utilizando mag-NanoSCH mostraron la gran capacidad de adsorción que presentan estos adsorbentes tanto en relación NanoSCH/Fe3O4 1:1 como 2:1, presentando un comportamiento eficaz para soluciones acuosas de pH entre 1,0 a 6,0, lográndose elevados porcentajes de adsorción y capacidades de carga para todas las especies iónicas estudiadas. El empleo de ambos tipos de adsorbentes (mag-MnO2 y mag-NanoSCH) frente a una matriz acuosa que simula un agua ácida de mina, contenedora de múltiples contaminantes presentes en variadas concentraciones, demostró ser muy eficiente mediante el uso combinado en tándem de mag-NanoSCH/mag-MnO2, logrando obtener refinos con contenidos de los polutantes que están bajo la norma ambiental dictaminada en el decreto supremo 90/2000 de descarga de aguas a cuerpos fluviales / The synthesis and characterization of new low-cost adsorbents corresponding to manganese dioxide with magnetics properties (mag-MnO2) and magnetized nano-structured calcium silicates (mag-NanoSCH) were studied. These adsorbents were applied in acid aqueous solutions in order to remove some inorganic contaminants normally found in mine waters. The synthesis of mag-MnO2 was accomplished by the chemical reaction of KMnO4, MnCl2, KOH and the addition of magnetite, which gives to it magnetic properties. The synthesis of mag-NanoSCH was conducted by means of the chemical reaction between Ca(OH)2 an aqueous solution of sodium silicate (Na2SiO3) and magnetite. In this particular case, two composites were synthetized in two proportions, 1:1 and 2:1 in rate to NanoSCH/Fe3O4. The synthesis was fast, efficient and reproducible. The adsorbents were characterized using different methodologies. These results show that they possess a crystalline nucleus formed by magnetite and a cover of amorphous characteristics having tendency to the particles agglomeration. Moreover, they present a great reasonable high surface area that generate a structure with a large number of active sites available to be adsorbed. The magnetic saturation showed by VSM was high enough for the adsorbents, which ensured an efficient separation of them from the refine. The adsorbents presented an adequate chemical stability towards acid aqueous solutions. The adsorbent mag-MnO2 presented an excellent behavior for adsorbing the metallic ions Pb2+, Cd2+, Cu2+ y Zn2+ at pH higher than 3.0 through a mechanism of ion exchange between the metal ionic and H+ existent in the surface of the adsorbent. Regarding to the anionic species (arsenates and molybdates), the adsorption is favored at pH ≤ 2 through a mechanism of electrostatic attraction and the formation of ionic pairs. Tests of equilibrium and kinetics adsorption were carried out with the adsorbent mag-MnO2, for the metal ions and the oxyanion. In tests of equilibrium, high values of qmax were obtained for most of the adsorbates and the experimental results adjusted well the Langmuir model when mono-elemental solutions were used. However, when more complex and real aqueous matrices are utilized, experimental data are best fitted using Freundlich isotherm. The initial kinetics of adsorption was fast for almost all the contaminants, whose results were well explained for a pseudo-second-order kinetic model. Additionally, the possibility of reusing the adsorbent in more than one adsorption cycle was studied. In this sense, it was determined that contacting the adsorbent charged with the removed contaminants with and acid aqueous solution of pH 2.0, a high grade of desorption was achieved, which enabled the reuse of the adsorbent in at least four cycles of adsorption-desorption, without a significant loss of adsorption capacity. The composite mag-MnO2 could effectively remove in a collective way the metal ions and anionic species existent in multicomponent aqueous solutions. The hydrometallurgical exploratory tests using the magnetized nano-structured calcium silicates showed a great adsorption capacity that these adsorbents present, both NanoSCH/Fe3O4 1:1 and 2:1. They presented an effective behavior for aqueous solutions of pH among 1.0 to 6.0, being measured high percentages of adsorption and loading capacities for all the ionic species that were studied. The use of both types of adsorbents prepared in this study, in a consecutive way, first NanoSCH/Fe3O4 followed of use of mag-MnO2, for treating an aqueous matrix that simulate an acidic mine water containing multiple contaminants in different concentrations was highly efficient. In a practical way, were obtained refines whose final contents of the main components accomplish with the environmental norm described in the supreme decree 90/2000 of Chilean government concerning water discharge in fluvial bodies / FONDECYT Nº 1140331