[ES] Las proteínas DELLA son elementos centrales de la ruta de señalización por giberelinas (GAs), donde actúan como represores de las respuestas a GAs. En angiospermas, se ha observado que las DELLAs interaccionan con cientos de factores de transcripción y otros reguladores transcripcionales, modulando de este modo la expresión génica. Por lo tanto, la participación generalizada de las GAs a lo largo del ciclo vital de las plantas es una consecuencia directa de la promiscuidad de las proteínas DELLA y de su rol como reguladores transcripcionales clave. Aunque las DELLAs se encuentran en todas las plantas terrestres, solo son reguladas por GAs en traqueofitas, en las cuales se han centrado la mayoría de los estudios previos. El trabajo aquí presentado pretende descifrar en qué punto de la evolución las DELLAs adquirieron las características moleculares que las convierten en "hubs", y qué ventajas biológicas podrían estar relacionadas con la evolución de las DELLAs. En el primer capítulo, describimos análisis comparativos de redes de co-expresión génicas asociadas a DELLA en especies vasculares y no vasculares, y proponemos que las DELLAs tienen un papel crítico en la conformación de panoramas transcripcionales. Desde su aparición en el ancestro de las plantas terrestres, conectaron múltiples programas transcripcionales que serían independientes sin ellas, mejoraron la eficiencia de la transmisión de información y aumentaron el nivel de complejidad en la regulación transcripcional. También observamos que este efecto se incrementó tras su integración en la señalización por GAs. En el segundo capítulo, proporcionamos pruebas experimentales más sólidas que extienden esta conclusión. Usando una combinación de rastreos de doble híbrido en levadura dirigidos, con DELLAs de diferentes posiciones en el linaje vegetal, y complementación heteróloga en plantas de Arabidopsis y Marchantia, mostramos que la promiscuidad es una característica conservada en todas las proteínas DELLA examinadas; lo cual sugiere que esta propiedad puede haber estado codificada en la DELLA ancestral, y después se mantuvo a lo largo de la evolución, con episodios de co-evolución entre las DELLAs y sus interactores. Finalmente, la comparación de dianas transcripcionales de las DELLAs en diferentes especies muestra la llamativa conservación de un pequeño conjunto de funciones reguladas por DELLAs en plantas vasculares y no vasculares -incluyendo la respuesta a factores de estrés-, mientras que análisis comparativos de promotores indican que las dianas específicas de cada especie aparecen mediante al menos dos mecanismos: el establecimiento de nuevas interacciones de la DELLA, y el acceso a nuevos promotores diana a través de interactores conservados. En resumen, proponemos que las DELLAs son proteínas intrínsecamente promiscuas, con propiedades de "hub" en virtualmente todas las plantas, y la conservación de sus dianas transcripcionales depende en gran medida de la evolución de sus interactores. La conservación de las propiedades de "hub" de las proteínas DELLA las convierte en dianas biotecnológicas ideales, ya que la mayoría del conocimiento generado en una especie podría ser fácilmente adaptado a otras especies relativamente lejanas. / [CA] Les proteïnes DELLA són elements centrals de la ruta de senyalització per gibberel·lines (GAs), on actuen com a repressors de les respostes a GAs. En angiospermes, s'ha observat que les DELLAs interaccionen amb centenars de factors de transcripció i altres reguladors transcripcionals, modulant d'aquesta manera l'expressió gènica. Per tant, la participació generalitzada de les GAs al llarg del cicle vital de les plantes és una conseqüència directa de la promiscuïtat de les proteïnes DELLA i del seu rol com a reguladors transcripcionals clau. Tot i que les DELLAs es troben en totes les plantes terrestres, només són regulades per GAs en traqueofites, en les quals s'han centrat la majoria dels estudis anteriors. El treball ací presentat pretén desxifrar en quin punt de l'evolució les DELLAs van adquirir les característiques moleculars que les converteixen en "hubs", i quins avantatges biològics podrien estar relacionats amb l'evolució de les DELLAs. En el primer capítol, descrivim anàlisis comparatius de xarxes de co-expressió gèniques associades a DELLA en espècies vasculars i no vasculars, i proposem que les DELLAs tenen un paper crític en la conformació de panorames transcripcionals. Des de la seua aparició en l'ancestre de les plantes terrestres, van connectar múltiples programes transcripcionals que serien independents sense elles, van millorar l'eficiència de la transmissió d'informació i augmentar el nivell de complexitat en la regulació transcripcional. També observem que aquest efecte es va incrementar després de la seua integració en la senyalització per GAs. En el segon capítol, proporcionem proves experimentals més sòlides que estenen aquesta conclusió. Usant una combinació de rastrejos de doble híbrid en rent dirigits, amb DELLAs de diferents posicions en el llinatge vegetal, i complementació heteròloga en plantes d'Arabidopsis i Marchantia, vam mostrar que la promiscuïtat és una característica conservada en totes les proteïnes DELLA examinades; la qual cosa suggereix que aquesta propietat pot haver estat codificada en la DELLA ancestral, i després es va mantenir al llarg de l'evolució, amb episodis de co-evolució entre les DELLAs i els seus interactors. Finalment, la comparació de dianes transcripcionals de les DELLAs en diferents espècies mostra la cridanera conservació d'un petit conjunt de funcions regulades per DELLAs en plantes vasculars i no vasculars -incloent la resposta a factors de estrès-, mentre que anàlisis comparatius de promotors indiquen que les dianes específiques de cada espècie apareixen mitjançant al menys dos mecanismes: l'establiment de noves interaccions de la DELLA, i l'accés a nous promotors diana a través d'interactors conservats. En resum, proposem que les DELLAs són proteïnes intrínsecament promíscues, amb propietats de "hub" en virtualment totes les plantes, i la conservació de les seues dianes transcripcionals depèn en gran mesura de l'evolució dels seus interactors. La conservació de les propietats de "hub" de les proteïnes DELLA les converteix en dianes biotecnològiques ideals, ja que la majoria del coneixement generat en una espècie podria ser fàcilment adaptat a altres espècies relativament llunyanes. / [EN] DELLA proteins are central elements of the gibberellin (GA) signaling pathway, where they act as repressors of GA responses. In angiosperms, DELLAs have been shown to interact with hundreds of transcription factors and other transcriptional regulators, thereby modulating gene expression. Hence, the widespread involvement of GAs along the plant life cycle is a direct consequence of the promiscuity of DELLA proteins and their role as key transcriptional regulators. Although DELLAs can be found in all land plants, they are only regulated by GAs in tracheophytes, where most of the previous studies have been focused. The work presented here aims to decipher at which point in evolution did DELLAs acquired the molecular features that render them as 'hubs', and what biological advantages could be related with DELLA evolution. In the first chapter, we describe comparative analyses of DELLA-associated gene co-expression networks in vascular and non-vascular species and propose that DELLAs have a critical role in the conformation of transcriptional landscapes. Upon their emergence in the ancestor of land plants, they connected multiple transcriptional programs that would be independent without them, improved the efficiency of information transmission and increased the level of complexity in transcriptional regulation. We also observed that this effect was enhanced after their integration in GA signaling. In the second chapter, we provide stronger experimental evidence that extends this conclusion. Using a combination of targeted yeast two-hybrid screenings with DELLAs from different positions in the plant lineage, and heterologous complementation in Arabidopsis and Marchantia plants, we show that promiscuity is a conserved feature in all the examined DELLA proteins, which suggests that this property might have been encoded in the ancestral DELLA, and then maintained along evolution, with episodes of co-evolution between DELLAs and their partners. Finally, comparison of DELLA transcriptional targets in different species shows a striking conservation of a small set of functions regulated by DELLAs in vascular and non-vascular plants -including the response to stress factors-, while comparative promoter analysis indicates that species-specific DELLA targets emerge through at least two mechanisms: establishment of novel DELLA interactions, and the access by conserved partners to new target promoters. In summary, we propose that DELLAs are intrinsically promiscuous proteins, with hub properties in virtually all land plants, and the conservation of their transcriptional targets largely depends on the evolution of their interactors. The conservation of the hub properties of DELLA proteins makes them ideal biotechnological targets, as most of the knowledge generated in one species could be readily adapted to other relatively distant species. / Esta tesis doctoral ha sido posible gracias a un contrato predoctoral FPU del Ministerio de Educación (FPU2014-01941). / Briones Moreno, A. (2020). Evolution of DELLA proteins as transcriptional hubs in plants [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/159378

Dans le contexte d'intégration du numérique à l'École au moyen de l'équipement personnel des élèves, la présente recherche vise à savoir de quelle manière la disponibilité permanente des équipements numériques personnels (tablette, ordinateur portable, téléphone portable ou mobile) modifie la représentation que les élèves se construisent de la forme scolaire. Deux cas sont étudiés par le biais d'une démarche empirique : les collégiens participant au projet TED dans le département de Saône-et-Loire et les lycéens participant au projet Living Cloud au Lycée pilote innovant international (LPII) de Jaunay-Marigny. Afin de construire un cadre d'analyse des dimensions de la forme scolaire, cette étude a déterminé dans un premier temps 4 dimensions d'analyse à partir des propositions théoriques disponibles. Dans un deuxième temps, l'étude analyse la modification de la représentation dans les 4 dimensions du rapport à l'École : le savoir, l'autorité, l'espace-temps et l'évaluation. Pour finir, la recherche s'appuie sur la médiation instrumentale et les interactions culturelles afin de savoir quelles catégories des interactions sont mobilisées dans l'instrumentation que les élèves font des équipements numériques à l'École. Pour réaliser cette recherche, les élèves ont été interrogés de deux manières : via un questionnaire en ligne et des entretiens collectifs d'explicitation. Les résultats issus du questionnaire en ligne ont, tout d'abord, permis de repérer la représentation que les élèves ont des deux espaces-temps : école et maison. Ensuite, ces résultats ont été analysés en termes de corrélations (tau de Kendall) et d'indépendance des variables (Khi-deux). Grâce à une analyse en composantes principales (ACP), les résultats ont permis de déterminer 8 profils d'élèves relativement à la forme scolaire et d'associer un profil à chaque élève. Suite à une analyse factorielle de correspondances multiples (AFCM), ces profils ont été associés au positionnement que les élèves ont par rapport à l'usage des équipements numériques et aux dimensions de la forme scolaire. Les résultats obtenus grâce aux entretiens collectifs ont été analysés à l'aide de catégories thématiques et conceptualisantes. Enfin, l'ensemble des résultats a été analysé en termes d'incidence de la médiation instrumentale sur les interactions culturelles. Les principaux résultats de cette recherche montrent l'impact de la scolarisation du numérique et les différences entre la vision que les adultes ont des représentations de l'École par les élèves et les propres représentations des élèves concernant l'École. Par ailleurs, l'étude signale la modification de la représentation du rapport à l'espace-temps surtout quant à la présence et à l'attention des élèves à l'école. Contrairement à certaines idées reçues, la figure de l'enseignant comme dépositaire du savoir légitime et de l'autorité reste stable dans la représentation des élèves, de même que l'importance de l'évaluation dans la représentation de l'École. Cependant, la représentation de la disponibilité de l'information et de l'accès à celle-ci est modifiée. L'horizontalité, dans la relation enseignant-élève, souvent attribuée à l'utilisation du numérique, est contestée par la présente analyse. De même, les résultats soulignent l'importance des composantes affectives et relationnelles dans l'intégration du numérique à l'institution scolaire et le rôle qu'y jouent l'origine sociale des élèves et leurs pratiques culturelles. Enfin, l'étude analyse les tensions entre les actuels lignes directrices des projets d'intégration du numérique à l'École et la forme scolaire traditionnelle. / This research is situated in the context of educational institution projects that equip students with personal digital devices. It aims to explain how the permanent availability of personal digital devices (tablet, personal computer, mobile) changes the social representation students have of school as an institution, or the so-called “schooling form”. Two case studies at secondary-level education are analysed with an empirical approach: students participating in the TED project in Saône-et-Loire and students of the Living Cloud project at the Lycée Pilote Innovant International (LPII) in Jaunay-Marigny. In order to build the theoretical framework to analyse the schooling form concept, this study first determines 4 dimensions based on the literature available. Subsequently, it analyses the representation changes within these 4 dimensions of the relationship to the schooling form: knowledge, authority, space-time and evaluation. Finally, the present dissertation draws on the concept of instrumental mediation and cultural interactions in order to identify the interaction categories that are mobilized in the instrumentation performed by students during the use of personal digital devices at school. Students were questioned by two means: an online survey and collective interviews. The online survey results allowed us to identify the representation students have about two space-time frameworks: school and house. Results were analysed in terms of correlations (Kendall's Tau) and by the test of independence (Chi-square). Through the use of the Principal Component Analysis (PCA), the survey results allowed to determine 8 students' profiles regarding schooling and to associate them to each student. Using a Factorial Analysis of Multiple Correspondences (FAMC), these profiles were associated to students' positioning regarding the use of personal digital equipment and the 4 schooling form dimensions. Results obtained by means of collective interviews were analysed by thematic and conceptualising categories. Finally, the data corpus was studied in terms of the instrumental mediation incidence on cultural interactions. The main results of this investigation show the impact of digital schooling and the differences between how adults perceive the students' schooling form and the students' own representation of it. Furthermore, this study points to the changes in the student's representation of space-time, mainly in what regards the student's presence and attention in school. Contrary to previous research findings, this study shows that the teacher as a figure of legitiate knowledge and authority remains stable in students' representations, as well as the importance of evaluation in the schooling form representation. However, the representation of the availability of information and the access to information are transformed. Horizontality in the teacher-student relationship, often attributed to the use of digital devices, is questioned by the present study. Moreover, results underline the importance of considering the affective and relational components in the process of digital integration at school as well as the role of students' social origins and cultural practices. Finally, this study analyses the tensions between the main guidelines in digital integration projects and the traditional schooling form. / La presente investigación se enmarca en el contexto de la integración de las tecnologías digitales en la Escuela, a través del equipamiento personal de los alumnos. Ésta tiene como objetivo conocer cómo la disponibilidad permanente de tabletas, computadores portátiles y teléfonos celulares, modifica la representación de los alumnos acerca de la forma escolar. Para ello, se analizaron empíricamente dos casos: los estudiantes de los colegios participantes del proyecto TED en Saône-et-Loire y los alumnos de liceo que forman parte del proyecto Living Cloud del Lycée pilote innovant international (LPII) de Jaunay-Marigny. En un primer momento, con base en la revisión de la literatura, se determinaron cuatro dimensiones de la relación a la forma escolar: saber, autoridad, espacio-tiempo y evaluación. Estas dimensiones constituyen el marco de análisis de las modificaciones a la representación de la forma escolar de los estudiantes. Finalmente, el estudio se apoya en las teorías de la mediación instrumental y de las interacciones culturales con el objetivo de identificar las categorías movilizadas en la instrumentación que los alumnos hacen de los equipos digitales en la Escuela. Para la realización de esta investigación, los alumnos fueron interrogados de dos maneras: un cuestionario en línea y entrevistas colectivas de explicitación. Los resultados obtenidos del cuestionario permitieron identificar la representación que tienen los alumnos de dos espacios-tiempo: escuela y casa. Estos resultados fueron analizados a través de correlaciones (tau de Kendall) y el test de independencia de variables (chi-cuadrada). Mediante un análisis de componentes principales (ACP), los resultados determinaron ocho perfiles de alumnos en relación a la forma escolar. Estos perfiles fueron atribuidos a cada uno de los alumnos estudiados. De igual forma, a través de un análisis factorial de correspondencias múltiples (AFCM), los perfiles fueron asociados al posicionamiento de los alumnos en relación al uso de equipos digital y las cuatro dimensiones de la forma escolar. Los resultados obtenidos en las entrevistas colectivas fueron analizados usando categorías temáticas y “conceptualizantes”. Finalmente, la totalidad de los resultados fueron estudiados en términos de la incidencia de la mediación instrumental sobre las interacciones culturales. Los resultados principales de este estudio muestran el impacto de someter el equipamiento digital al proceso de escolarización. Se observan las diferencias de percepción que tienen los adultos de la representación de los alumnos sobre la Escuela y la representación que tienen los propios alumnos sobre ella. Se muestra también la modificación de la representación de la relación al espacio-tiempo, sobre todo en lo que se refiere a la presencia y la atención de los alumnos en la Escuela. Contrariamente a las ideas generalizadas, el maestro como figura del saber legítimo y de autoridad, permanece estable en la representación de los alumnos, al igual que la importancia de la evaluación en la representación de la Escuela. Sin embargo, se observa una transformación en la representación de la disponibilidad y el acceso a la información. La horizontalidad de la relación maestro-alumno, frecuentemente atribuida a la utilización del equipamiento digital, es cuestionada por el presente análisis. También se plantea la importancia de los componentes afectivos y relacionales, así como el rol del origen social de los alumnos y sus prácticas culturales en la integración de lo digital en la Escuela. Para finalizar, esta investigación analiza las tensiones entre los actuales lineamientos de los proyectos de integración digital en la institución escolar y la forma escolar tradicional.

En aquesta tesi presento quatre capítols, en els quals es discuteix com diferents espècies subarbustives interactuen amb plantes coexistents, sota règims variables d’estrès. Aquesta recerca ha estat centrada en ecosistemes de gran valor ambiental, ecològic i de conservació, i alhora sensibles als canvis ambientals, en quatre regions distintes situades en zones de latitud o altitud elevades. Per ordre latitudinal, els ecosistemes estudiats han estat: 1) el límit supraforestal dels Pirineus Centrals, situats en una zona temperada; 2) el gradient de successió primària d’un ecosistema situat en una zona boreal, a Finlàndia,; 3) el límit supraforestal situat a la zona subàrtica de Lapònia; i 4) la tundra situada en una zona de l’alt àrtic, al nord‐est de Grenlàndia . Els dos primers capítols es basen en una aproximació experimental i se centren en investigar com els subarbustos més comuns trobats prop del límit supraforestal interactuen amb plançons d’arbres de les espècies que formen el límit del bosc en dos ambients contrastats, i.e. el límit supraforestal subàrtic, i el límit supraforestal dels Pirineus Centrals. A més, donat que els arbres que viuen prop del límit de distribució són molt sensibles als canvis ambientals , especialment a l’augment de temperatures durant l’estació de creixement (Körner 2003), també s’ha investigat com podrien afectar el creixement dels plançons d’arbre i la seva supervivència al llarg de l’ecotò, diferents escenaris de canvis ambientals. El primer capítol es titula ‘Les interaccions arbre‐arbust i els canvis ambientals dirigeixen la dinàmica supraforestal a la zona subàrtica’, i s’hi exposa l’experiment de tres anys de durada que es va executar al ‘Parc Nacional d’Abisko’, en els Scandes subàrtics, al nord de Suècia; les plantes estudiades varen ser plançons de Betula pubescens i el subarbust Vaccinium myrtillus. En aquest estudi es va certificar la importància de les interaccions arbust‐arbre, tant facilitatives com competitives, com a elements clau en la dinàmica supraforestal subàrtica. A més, vàrem demostrar que la gran sensibilitat dels plançons a l’escalfament tenia fortes implicacions per la dinàmica supraforestal, tenint en compte l’escenari previst d’augment de temperatures en latituds elevades. També es va observar que les interaccions complexes entre arbusts i herbívors són claus per preveure canvis futurs. El segon capítol es titula ‘Els plançons d’arbres situats als límits supraforestals Pirinencs i subàrtics mostren respostes semblants a la presència d'arbustos i a les simulacions de canvis ambientals’. Aquí es presenta una comparació entre els resultats de l’experiment presentat en el primer capítol i els obtinguts en un experiment paral∙lel dut a terme durant un període de temps semblant prop del límit supraforestal en el ‘Parc Natural de l’Alt Pirineu’, als Pirineus Centrals catalans. Aquest experiment es va basar en el mateix disseny factorial que l’anterior estudi, però amb diferents espècies (i.e. plançons de l’arbre Pinus uncinata i l’arbust Rhododendron ferrugineum). Segons ens consta, és el primer estudi que avalua experimentalment les respostes de les plantes vers diferents escenaris ambientals en un ecosistema d’alta muntanya als Pirineus. En aquest capítol es presenten alguns mecanismes que ajudaran a comprendre la variabilitat recentment observada de les respostes locals de límits supraforestals de zones temperades i subàrtiques com a resultat del clima canviant, i també identifiquem alguns paral∙lelismes que poden utilitzar‐se per generalitzar les respostes a gran escala dels límits supraforestals al canvi climàtic. El tercer capítol se centra en els efectes d’un subarbust dominant (i.e. Empetrum nigrum) en plançons de Pinus sylvestris al llarg del gradient de successió primària en un ecosistema boreal en una illa emergent de la badia de Bòtnia, a Finlàndia. Aquest capítol s’anomena ‘Un arbust ericoide exerceix la doble funció de reclutar pins i els seus simbionts fúngics al llarg d’un gradient de successió primària’. Aquí hem mostrat que els efectes facilitadors i competidors dels subarbustos determinen fortament l’establiment de plançons i la seva colonització fúngica al llarg d’aquest gradient de successió. Segons ens consta, aquests són els primers resultats que demostren que un arbust ericoide micorrízic pot millorar tant el desenvolupament de l’arbre hoste ectomicorrízic com el dels simbionts fúngics de l’arbre. L’estudi presentat al quart capítol es va realitzar al llarg d’un gradient de nivositat en un ecosistema extrem de tundra àrtica al ‘Parc Nacional del nord‐est de Grenlàndia’, el Parc Nacional més gran del món. El capítol es titula ‘Interaccions vegetals i composició de la vegetació àrtica al llarg d’un gradient de nivositat al nord‐est de Grenlàndia’. Aquest ecosistema és probablement el més sensible i fràgil de tots els ecosistemes estudiats en aquesta tesi, donat que s’espera que a la costa est de Grenlàndia s’hi esdevinguin canvis substancials en el clima com a resultat de canvis destacables en els règims de precipitació de neu i de les temperatures (Brown i Mote 2009). Aquí es va avaluar la riquesa d’espècies de plantes, així com els patrons d’establiment i composició de diverses formes de creixement existents en comunitats vegetals àrtiques associades a una variació de la cobertura de neu durant els mesos d’hivern. Aquest estudi ajudarà a preveure la diversitat potencial i els canvis en la vegetació a la zona de l’alt Àrtic, si els règims de precipitació de neu canvien en el futur com es preveu. / In this thesis I present four chapters, and in all of them I discuss how dwarf shrubs interact with co‐occurring plants under varying regimes of stress. This research involved ecosystems of great environmental, nature conservation and ecological value, yet highly sensitive to environmental changes, in four contrasting cold regions at high altitude or high latitude. Following a latitudinal order, the selected ecosystems were: 1) a temperate alpine treeline in the Central Pyrenees; 2) a primary succession gradient in a boreal ecosystem in Finland; 3) a subarctic alpine treeline in Lapland; and 4) a high‐arctic tundra in north‐eastern Greenland. The first two chapters are based on an experimental approach and focus on how shrubs commonly found near the treeline interact with tree seedlings of treelineforming species in two contrasting environments, i.e. in a subarctic forest‐tundra ecotone in Lapland, northern Sweden, and in a more southern, temperate forestalpine pasture ecotone in the Central Pyrenees. In addition, since trees living near their limit of distribution are very sensitive to environmental changes, especially to increased temperature during the growing season (Körner 2003), we also assessed how distinct environmental change scenarios may affect tree seedling growth and survival across the ecotone. The first chapter is entitled ‘Shrub‐tree interactions and environmental changes drive treeline dynamics in the Subarctic’, where we explain the three‐year‐long experiment performed in the Abisko National Park, in the subarctic Scandes, Northern Sweden; the species studied were Betula pubescens tree seedlings and the shrub Vaccinium myrtillus. In this study we showed the importance of facilitative and competitive shrub‐tree interactions as drivers of subarctic treeline dynamics. Furthermore, we demonstrated that the great sensitivity of tree seedlings to warming had strong implications for treeline dynamics under the predicted warmer scenario at high latitudes, and we identified that complex interactions between shrubs and herbivores are critical to predicting future changes. The second chapter is entitled ‘Similar tree seedling responses to shrubs and to simulated environmental changes at Pyrenean and subarctic treelines’. Here we presented a comparison between the results obtained in the experiment presented in the first chapter and those obtained in a parallel experiment performed during a similar period near the treeline in the Alt Pirineu Natural Park, in the Central Pyrenees, Catalonia. This experiment was based on the same factorial design but with different species (i.e. Pinus uncinata tree seedlings and the shrub Rhododendron ferrugineum). To our knowledge, it is the first study which experimentally tests the responses of plants to distinct environmental scenarios in a high mountain ecosystem in the Pyrenees. In this chapter we presented some mechanisms for understanding the recently observed variability of local responses of both subarctic and alpine treelines to currently changing climate while identifying some commonalities that can be used to generalise large scale response of treelines to climate warming. The third chapter focuses on the effects of a dominant dwarf shrub (i.e. Empetrum nigrum) on Pinus sylvestris tree seedlings along a primary succession within a boreal ecosystem on an uplifting island in Bothnian Bay, Finland. This chapter is called ‘An ericoid shrub plays a dual role in recruiting both pines and their fungal symbionts along primary succession gradients’. Here we showed that facilitative and competitive effects of shrubs markedly determined tree seedling establishment and their fungal colonisation along this succession gradient, but in this chapter we did not relate these findings to any environmental changes. As far as we know, we presented the first finding that an ericoid mycorrhizal shrub may enhance both the performance of the ectomycorrhizal host tree and the tree’s fungal symbionts. The study presented in the fourth chapter was performed along a snow‐depth gradient in an extreme arctic tundra ecosystem in the Northeast Greenland National Park, the largest national park in the world. The chapter is entitled ‘Plant interactions and higharctic vegetation composition along a snow‐depth gradient in NE Greenland’. This ecosystem is probably the most sensitive and fragile among the ecosystems studied in this thesis as the eastern coast of Greenland is expected to experience substantial changes in climate due to marked changes in snow precipitation and temperature regimes (Brown and Mote 2009). Here we assessed plant species richness, establishment and composition patterns in distinct growth forms occurring in common arctic plant communities associated with varying snow‐depth during the winter season. This study will help to predict potential diversity and vegetation changes in the high Arctic if snow precipitation regime changes in the future as anticipated.

L’any 2002 tres grups de recerca, entre ells el nostre grup, van demostrar teòricament que la interacció entre anions i anells aromàtics electrodeficients, anomenada interacció anió–, era favorable. Des de llavors s’ha dut a terme un intens estudi de la seva naturalesa física fins la total comprensió. Aquesta tesi es basa amb l’estudi de la interacció anió– des de tres punts de vista. Primerament, la investigació es basa en el disseny teòric de motius estructurals per donar lloc a un receptor on la interacció anió– siga molt favorable, per posteriorment avaluar la força de la interacció experimentalment en dissolució. A continuació, es va analitzar la interrelació entre un gran nombre de combinacions d’interaccions no covalents. A partir d’aquest estudi es defineixen nous conceptes i es proposen diferents formules per calcular efectes de cooperativitat. Finalment, hem anat un pas més enllà en l’estudi de la interacció analitzant: 1) l’impacte de la interacció anió– a sistemes biològics; 2) la influència de modificacions a l’anió sobre la naturalesa física de la interacció. / In 2002 three research groups, among them our research group, theoretically demonstrated that the interaction between anions and electron-deficient aromatic rings, named anion– interaction, was favourable. Since then, an intense study of its physical nature has been performed to understand it completely. This thesis is based on the study of the anion– interaction from three points of view. Firstly, theoretical design of binding units to build a receptor and to obtain the most favourable binding based on anion– interactions. The binding properties of these receptors have been experimentally assessed in solution. Secondly, we have studied the interplay between a great combination of noncovalent interactions. From this study, new concepts and formula to calculate cooperativity effects have been described. Finally, we have study one step further the anion– interaction analysing: 1) the impact of anion– interaction in biological systems; 2) how the modifications in the anion influence the physical nature of the interaction.

[ES] La biogénesis ribosomal es uno de los procesos más complejos, esenciales y costosos energéticamente de la célula eucariota. La formación de las subunidades ribosomales en levaduras comienza en el nucléolo con la transcripción del ARNr. En este proceso se requiere la participación de más de doscientos factores de ensamblaje y ARNs pequeños nucleolares (snoARNs) que no formarán parte del ribosoma maduro aunque son necesarios para un apropiado procesamiento del ARNr y organización estructural de las subunidades ribosomales. Los estudios estructurales de los estadios de maduración de la subunidad 60S han permitido la identificación de algunas interacciones funcionales entre los distintos factores de ensamblaje. Entre ellos se encuentran las proteínas Nop7, Erb1 e Ytm1 que forman un heterotrímero discreto denominado subcomplejo Nop7 en levaduras, o complejo PeBoW en mamíferos, compuesto por los ortólogos Pes1, Bop1 y WDR12, respectivamente. Este complejo puede detectarse de forma aislada de las partículas prerribosomales. La formación de este heterotrímero es esencial para el ensamblaje de la subunidad 60S ya que garantizan la correcta maduración del extremo 5' del ARNr 5,8S facilitando así su asociación con el ARNr 25S, aunque se desconoce en detalle el papel exacto en la biogénesis ribosomal. En este trabajo se ha realizado un análisis de las interacciones entre los componentes del PeBoW así como una aproximación a la resolución estructural del complejo en solución. Usando una combinación de técnicas biofísicas, nuestros resultados indican que la conformación estructural que adopta el complejo PeBoW en el nucleoplasma es diferente a la descrita en el contexto prerribosomal. Además, se han identificado posibles funciones que podría estar ejerciendo el complejo PeBoW o bien las distintas proteínas del complejo de forma aislada fuera del prerribosoma. Asimismo se conoce que la biogénesis ribosomal es un mecanismo altamente regulado y estrechamente relacionado con crecimiento y proliferación celular. La imperiosa necesidad de síntesis de ribosomas y proteínas que tiene una célula tumoral convierte a este proceso en un punto débil de la misma. Por esta razón, hay un gran interés para estudiar la biogénesis ribosomal como diana terapéutica contra el cáncer. Se ha observado que la paralización de esta vía es capaz de promover la activación no genotóxica del supresor tumoral p53, a diferencia de los efectos indeseados que provocan las terapias convencionales contra el cáncer. Como primer paso hacia el desarrollo de herramientas inhibidoras de la biogénesis del ribosoma, hemos utilizado la información cristalográfica que poseíamos del complejo de Chaetomium thermophilum entre los factores de ensamblaje Erb1 e Ytm1 para realizar una selección guiada por la estructura de péptidos de interferencia. Los péptidos de interferencia han sido analizados in vitro para determinar su capacidad de interacción utilizando técnicas biofísicas. Además, se han generado péptidos de interferencia con la secuencia humana de Erb1/Ytm1 para evaluar sus efectos en cultivo de células de cáncer de colon HCT-116. Nuestros resultados indican que el estrés ribosómico se puede inducir en diferentes etapas del proceso de maduración al dirigirse a las interacciones proteína-proteína, elevándolas como una alternativa al uso de inhibidores de la ARN pol I. / [CA] La biogènesi ribosomal és un dels processos més complexos, essencials i costosos energèticament de la cèl·lula eucariota. La formació de les subunitats ribosomals en llevats comença en el nuclèol amb la transcripció de l'ARNr. En aquest procés es requereix la participació de més de dos-cents factors d'assemblatge i ARNs xicotets nucleolars (snoARNs) que no formaran part del ribosoma madur encara que són necessaris per a un apropiat processament de l'ARNr i organització estructural de les subunitats ribosomals. Els estudis estructurals dels estadis de maduració de la subunitat 60S han permès la identificació d'algunes interaccions funcionals entre els diferents factors d'assemblatge. Entre ells es troben les proteïnes Nop7, Erb1 i Ytm1 que formen un heterotrímer discret denominat subcomplex Nop7 en llevats, o complex PeBoW en mamífers, compost pels ortòlegs Pes1, Bop1 i WDR12, respectivament. Aquest complex pot detectar-se de forma aïllada de les partícules prerribosomals. La formació d'aquest heterotrímer és essencial per a l'assemblatge de la subunitat 60S ja que garanteix la correcta maduració de l'extrem 5' de l'ARNr 5,8S facilitant així la seua associació amb l'ARNr 25S, encara que es desconeix detalladament el paper exacte en la biogènesi ribosomal. En aquest treball s'ha realitzat una anàlisi de les interaccions entre els components del PeBoW així com una aproximació a la resolució estructural del complex en solució. Utilitzant una combinació de tècniques biofísiques, els nostres resultats indiquen que la conformació estructural que adopta el complex PeBoW en el nucleoplasma és diferent a la descrita en el context prerribosomal. A més, s'han identificat possibles funcions que podria estar exercint el complex PeBoW o bé les diferents proteïnes del complex de forma aïllada fora del prerribosoma. Així mateix es coneix que la biogènesi ribosomal és un mecanisme altament regulat i estretament relacionat amb creixement i proliferació cel·lular. La imperiosa necessitat de síntesi de ribosomes i proteïnes que té una cèl·lula tumoral converteix a aquest procés és un punt feble d'aquesta. Per aquesta raó, hi ha un gran interès per a estudiar la biogènesi ribosomal com a diana terapèutica contra el càncer. S'ha observat que la paralització d'aquesta via és capaç de promoure l'activació no genotòxica del supressor tumoral p53, a diferència dels efectes indesitjats que provoquen les teràpies convencionals contra el càncer. Com a primer pas cap al desenvolupament d'eines inhibidores de la biogènesi del ribosoma, hem utilitzat la informació cristal·logràfica que posseíem del complex de Chaetomium thermophilum entre els factors d'assemblatge Erb1 i Ytm1 per a realitzar una selecció guiada per l'estructura de pèptids d'interferència. Els pèptids d'interferència han sigut analitzats in vitro per a determinar la seua capacitat d'interacció utilitzant tècniques biofísiques. Així mateix, s'han generat pèptids d'interferència amb la seqüència humana de Erb1/Ytm1 per a avaluar els seus efectes en cultiu de cèl·lules de càncer de còlon HCT-116. Els nostres resultats indiquen que l'estrès ribosòmic es pot induir en diferents etapes del procés de maduració en dirigir-se a les interaccions proteïna-proteïna, elevant-les com una alternativa a l'ús d'inhibidors de l'ARN pol I. / [EN] Ribosomal biogenesis is a complex, essential and one of the most energy-costing process in eukaryotic cells. The assembling of the ribosomal subunits, in yeast, starts with the RNA transcription inside the nucleolus. This process requires the participation of more than two hundred assembly factors and small nucleolar RNAs (snoRNAs) that will not be part of the mature ribosome, however, they are still necessary to perform the appropriate rRNA processing and structural management. The structural studies on the maturation stages of the 60S subunit have shown functional interactions between different assembling factors. In this group, we find Nop7, Erb1 and Ytm1, that both form a discrete heterotrimer called Nop7 subcomplex in yeast, or PeBoW in mammalian, composed by the respective orthologues Pes1, Bop1 and WDR12. This complex can be found isolated from the pre-ribosomal particles. The presence of this complex is crucial to the 60S subunit assembling, once it ensures the correct maturation of the 5' tip of the rRNA 5,8S, supporting the association with the 25S rRNA. Yet, the details of the PeBoW complex roll in ribosomal biogenesis remain unknown. Hereafter, there are some analysis of interaction assays between the PeBoW component proteins, as well as an approach to structural of the complex in solution. Using different biophysical techniques, the results suggest that PeBoW complex adopts a different conformation in the nucleoplasm than the described in the pre-ribosomal context. Furthermore, it hints some other functions of the PeBoW complex, or the isolated component proteins out of the pre-ribosome path. Besides that, the ribosomal biogenesis is a highly regulated process and strictly related with cellular growth and proliferation. The mandatory demand of ribosome and protein synthesis of tumoral cells make this process a weak point of it. This is the reason why ribosomal biogenesis as cancer treatment target is a point of great interest. According to some studies, it is expected that the interruption of this pathway can lead the non-genotoxic activation of the tumor suppressor p53, unlike other conventional cancer therapies. As a first step to development of ribosomal biogenesis inhibiting tools, the structural information of Erb1 and Ytm1 in Chaetomium thermophilum complex, was taken to design structure-guided interfering peptides. Using biophysical techniques, the interfering peptides were evaluated in vitro to determine their interaction ability. Then, human-sequenced Erb1/Ytm1 interfering peptides were designed to look over the effects on colon cancer cells HCT-116. The results indicate that the ribosomal stress can be induced in different stages of the maturation process, by approaching protein-protein interactions, planting it as an alternative to RNA pol I inhibitors. / Este trabajo ha sido realizado con el apoyo económico de los proyectos de investigación enumerados a continuación: SAF2015-67077-R, SAF2017-89901-R y PROMETEO/2018/0 Durante el periodo de realización de esta tesis, la autora, Lidia Orea Ordóñez, ha sido beneficiaria de una subvención para la contratación de personal investigador de carácter predoctoral denominada “Ayudas para la contratación de personal investigador de carácter predoctoral”, (ACIF) (ACIF/2016/103), otorgada por la Generalitat Valenciana, Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital, concedida en la convocatoria 2016. / Orea Ordóñez, L. (2022). Estructura y función del complejo PeBoW como modelo en el desarrollo de posibles herramientas terapéuticas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182347

[EN] Rice (Oryza sativa L) is the main staple food for over 3 billion people (almost half the world population), and rice blast, caused by the fungus Magnaporthe oryzae, is the major threat for this crop worldwide, triggering also important losses in Spain some years. Some resistant cultivars have been released, mainly with complete resistance genes (Pi genes), but their resistance has not lasted long, due to the emergence of new virulent isolates. Therefore, the efforts for obtaining effective and durable resistance are focused nowadays on the use of partial resistance or a combination of partial and complete resistance. Partial resistance is a quantitative character, controlled by numerous genes of small effects (QTLs), that can interact among them, and usually also strongly with the environment. For a better knowledge of the population of M. oryzae in the Albufera region, and of the resistance genes and QTLs that might be effective in various Spanish rice growing regions, we tested along four years 31 differential varieties (isogenic lines carrying one different Pi gene each); these studies showed that fungus population can significantly change from one year to the other. On the other hand, we analyzed the genetics of resistance to M. oryzae in two populations derived from crosses between local and well adapted, although moderately susceptible, varieties (Sivert, JSendra), and allegedly resistant but poorly adapted varieties (CAN-6159, Gigante Vercelly. In F3 lines of both populations, the leaf and panicle susceptibility was determined in field trials under conditions that favour the infection: SixCNA lines were tested in a plot in the Albufera region, and those of JSxGV in four locations of Valencia, the Ebro River Delta, and Seville; inoculations in controlled conditions were also carried out in the second population. We compare the different methodologies for assessing susceptibility, and we discuss the environmental influence on it. 22 QTLs were detected in SIxCNA, and 61 in JSxGV, most of them in only one location. All four parents displayed partial resistance QTLs; but some QTLs showed small additive effects and, often, high dominance. At the same time, most of these QTLs exhibit significant interactions with other QTLs; and many of them co-localize with QTLs found in other studies. We have discovered substantial coincidences between QTLs that control incidence in panicle and those that determine leaf severity, thus supporting the hypothesis that there are common defence mechanisms in both organs. Chromosomal regions of interest for marker assisted breeding of resistant genotypes have been identified. / [ES] El arroz (Oryza sativa L.) es la principal fuente de alimentación para más de 3.000 millones de personas, casi la mitad de la población mundial, y la "piriculariosis", causada por el hongo Magnaporthe oryzae Couch, es la enfermedad que más pérdidas causa en este cultivo a escala mundial; también en España ha causado pérdidas importantes algunos años. Se han obtenido diversas variedades resistentes, principalmente al incorporar genes de resistencia completa (genes Pi), pero la mayoría se han vuelto susceptibles en pocos años al aparecer nuevos aislados más virulentos. Actualmente, para conseguir una resistencia efectiva y duradera, se busca incorporar resistencia parcial, o una combinación de ambos tipos de resistencia. La resistencia parcial es un carácter cuantitativo, controlado por numerosos genes de efecto pequeño (o QTLs), que pueden interaccionar entre ellos y que, con frecuencia, también lo hacen intensamente con el ambiente. Para conocer mejor la población del patógeno presente en la zona de la Albufera, y qué genes y QTLs de resistencia pueden ser efectivos en ésta y otras zonas arroceras de España, por un lado se ensayaron durante varios años 31 variedades diferenciales (líneas con un gen Pi diferente cada una); esto demostró que la estructura de la población del hongo puede variar significativamente con los años. Por otro lado, realizamos estudios genéticos sobre la resistencia a M. oryzae en dos poblaciones, procedentes del cruzamiento entre variedades locales, bien adaptadas pero moderadamente susceptibles (Sivert y JSendra) y variedades resistentes, pero no adaptadas (CNA-6159 y Gigante Vercelli). En líneas F3 de ambas poblaciones se determinó la resistencia en campo, en condiciones favorables para el ataque del hongo, en hojas y órganos productivos: en SixCNA, en una parcela de la Albufera, y en JSxGV, en 4 localidades de Valencia, el Delta del Ebro y Sevilla; en JSxGV, además, se realizaron inoculaciones en condiciones controladas. Se comparan los diferentes sistemas de medida de la susceptibilidad, y se discute la influencia ambiental en ella. Se detectaron 22 QTLs en SixCNA, y 61 QTLs en JSxGV, la mayoría de los cuales sólo se expresan en una localidad. Todos los parentales aportan alelos de resistencia; pero la mayoría de los QTLs identificados son de efectos pequeños y, a menudo, con un notable componente dominante. Al mismo tiempo, gran parte de estos QTLs presentan interacciones significativas con otros QTLs; y muchos de ellos co-localizan con QTLs identificados en otros estudios. Hemos encontrado bastantes coincidencias entre QTLs que controlan la incidencia en panículas y los que determinan la severidad en las hojas, apoyando la hipótesis de que existen mecanismos de defensa comunes en ambos órganos. Se han localizado regiones cromosómicas de interés que podrían ser utilizadas para la selección de genotipos resistentes. / [CA] L'arròs (Oryza sativa L.) és la principal font d'alimentació per a més de 3.000 millions de persones, quasi la meitat de la població mundial, i la "piriculariosi", causada pel fong Magnaporthe oryzae Couch, és la malaltia que més pèrdues origina en aquest conreu a escala mundial; també a Espanya ha causat pèrdues importants alguns anys. S'han obtès diverses varietats resistents, principalment en incorporar gens de resistència completa (gens Pi), però la majoria s'han tornat susceptibles en pocs anys en aparèixer nous aïllats més virulents. Actualment, per aconseguir una resistència efectiva i duradora, es cerca incorporar resistència parcial, o una combinació de tots dos tipus de resistència. La resistència parcial és un caràcter quantitatiu, controlat per nombrosos gens d'efecte reduït (o QTLs), els quals poden interaccionar entre sí i que, sovint, també ho fan intensament amb l'ambient. Per conéixer millor la població del patògen present a la zona de l'Albufera, i quins gens i QTLs de resistència poden ser efectius a aquesta i a d'altres zones arrosseres d'Espanya, per una banda s'assajaren durant diversos anys 31 varietats diferencials (línies amb un gen Pi diferent cadascuna); això demostrà que l'estructura de la població del fong pot variejar significativament amb els anys. Per altra banda, realitzàrem estudis genètics sobre la resistència a M. oryzae en dues poblacions, procedents del encreuament entre varietats locals, adaptades però moderadament susceptibles (Sivert i JSendra) i varietats resistents però no adaptades (CNA-6159 i Gigante Vercelli). En línies F3 d'ambdues poblacions es determinà la resistència en camp, en condicions favorables per a l'atac del fong, en fulles i òrgans productius: en SixCNA, en una parcel·la de l'Albufera, i en JSxGV en quatre localitats de València, el Delta de l'Ebre i Sevilla; en JSxGV, a més a més, es realitzaren inoculacions en condicions controlades. Es comparen els diversos sistemes de mesura de la susceptibilidad, i es discuteix la influència ambiental en aquesta. Es detectaren 22 QTLs en SixCNA i 61 QTLs en JSxGV, la major part dels quals solament s'expressen a una localitat. Tots els parentals aporten al·lels de resistència; però alguns dels QTLs identificats són d'efectes reduïts i, freqüentment, amb un notable component dominant. Paral·lelament, gran part d'aquestos QTLs presenten interaccions significatives amb altres QTLs; i molts d'aquestos co-localitzen amb QTLs identificats en altres estudis. Hem trobat bastants coincidències entre QTLs que controlen la incidència en panícules i els que determinen la severitat a les fulles, recolzant la hipòtesi que existeixen mecanismes de defensa comuns en ambdós òrgans. S'han localitzat regions cromosòmiques d'interès que podrien ser emprades per a la selecció de genotipus resistents / Pérez Lotz, J. (2016). Análisis genético de la resistencia parcial a Magnaporthe oryzae en arroz (Oryza sativa) en varias poblaciones y ambientes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62582

The work of this thesis was focused on the development of high-performance algorithms for a new generation of molecular descriptors, with many advantages with respect to its predecessors, suitable for diverse applications in the field of drug design, as well as its implementation in commercial grade scientific software (Pentacle). As a first step, we developed a new algorithm (AMANDA) for discretizing molecular interaction fields which allows extracting from them the most interesting regions in an efficient way. This algorithm was incorporated into a new generation of alignmentindependent molecular descriptors, named GRIND-2. The computing speed and efficiency of the new algorithm allow the application of these descriptors in virtual screening. In addition, we developed a new alignment-independent encoding algorithm (CLACC) producing quantitative structure-activity relationship models which have better predictive ability and are easier to interpret than those obtained with other methods. / El trabajo que se presenta en esta tesis se ha centrado en el desarrollo de algoritmos de altas prestaciones para la obtención de una nueva generación de descriptores moleculares, con numerosas ventajas con respecto a sus predecesores, adecuados para diversas aplicaciones en el área del diseño de fármacos, y en su implementación en un programa científico de calidad comercial (Pentacle). Inicialmente se desarrolló un nuevo algoritmo de discretización de campos de interacción molecular (AMANDA) que permite extraer eficientemente las regiones de máximo interés. Este algoritmo fue incorporado en una nueva generación de descriptores moleculares independientes del alineamiento, denominados GRIND-2. La rapidez y eficiencia del nuevo algoritmo permitieron aplicar estos descriptores en cribados virtuales. Por último, se puso a punto un nuevo algoritmo de codificación independiente de alineamiento (CLACC) que permite obtener modelos cuantitativos de relación estructura-actividad con mejor capacidad predictiva y mucho más fáciles de interpretar que los obtenidos con otros métodos.

Classically it was assumed that the compounds with therapeutic effect exert their action interacting with a single receptor. Nowadays it is widely recognized that the pharmacological effect of most drugs is more complex and involves a set of receptors, some associated to their positive effects and some others to the side effects and toxicity. Antipsychotic drugs are an example of effective compounds characterized by a complex pharmacological profile binding to several receptors (mainly G protein-coupled-receptors, GPCR). In this work we will present a detailed study of known antipsychotic drugs and the receptors potentially involved in their binding profile, in order to understand the molecular mechanisms of the antipsychotic pharmacologic effects.The study started with obtaining homology models for all the receptors putatively involved in the antipsychotic drugs receptorome, suitable for building consistent drug-receptor complexes. These complexes were structurally analyzed and compared using multivariate statistical methods, which in turn allowed the identification of the relationship between the pharmacological properties of the antipsychotic drugs and the structural differences in the receptor targets. The results can be exploited for the design of safer and more effective antipsychotic drugs with an optimum binding profile. / Tradicionalmente se asumía que los fármacos terapéuticamente efectivos actuaban interaccionando con un único receptor. Actualmente está ampliamente reconocido que el efecto farmacológico de la mayoría de los fármacos es más complejo y abarca a un conjunto de receptores, algunos asociados a los efectos terapéuticos y otros a los secundarios y toxicidad. Los fármacos antipsicóticos son un ejemplo de compuestos eficaces que se caracterizan por unirse a varios receptores simultáneamente (principalmente a receptores unidos a proteína G, GPCR). El trabajo de la presente tesis se ha centrado en el estudio de los mecanismos moleculares que determinan el perfil de afinidad de unión por múltiples receptores de los fármacos antipsicóticos.En primer lugar se construyeron modelos de homología para todos los receptores potencialmente implicados en la actividad farmacológica de dichos fármacos, usando una metodología adecuada para construir complejos fármaco-receptor consistentes. La estructura de estos complejos fue analizada y se llevó a cabo una comparación mediante métodos estadísticos multivariantes, que permitió la identificación de asociaciones entre la actividad farmacológica de los fármacos antipsicóticos y diferencias estructurales de los receptores diana. Los resultados obtenidos tienen interés para ser explotados en el diseño de fármacos antipsicóticos con un perfil farmacológico óptimo, más seguros y eficaces.