Para obtener un control biológico adecuado de las plagas presentes en un cultivo es importante determinar las relaciones tróficas que existen entre los enemigos naturales y su efecto sobre el control de estas plagas. Dos de estas interacciones, la depredación intragremial y el canibalismo, pueden condicionar el éxito de los programas de control biológico produciendo efectos aditivos o negativos sobre las poblaciones de la plaga. Para determinar la ingesta de todos los estados de desarrollo de la presa se utilizan técnicas moleculares basadas en la detección de ADN de la presa dentro de los depredadores. Estas técnicas también se utilizan para la evaluación del parasitismo dentro del huésped, dada la dificultad de identificar estadios juveniles mediante otros métodos. Esta Tesis se ha centrado en el estudio de las relaciones tróficas existentes en el control biológico del cultivo del tomate. Se han utilizado tanto métodos de observación directa como métodos moleculares para estudiar las relaciones tróficas presentes entre dos de las principales plagas, las moscas blancas Bemisia tabaci y Trialeurodes vaporariorum, sus parasitoides Eretmocerus mundus y Encarsia pergandiella y sus depredadores Macrolophus pygmaeus y Nesidiocoris tenuis. En el primer capítulo se estudió la depredación de M. pygmaeus y N. tenuis sobre B. tabaci, T. vaporariorum, E. mundus y E. pergandiella en campos comerciales de tomate, utilizándose marcadores moleculares específicos de estas especies. Se observó que M. pygmaeus y N. tenuis depredaron fundamentalmente moscas blancas, aunque también depredaron sus parasitoides. La detección molecular permitió detectar depredación sobre parasitoides en invernaderos con muy baja densidad de presa. Por otra parte, se observó que la detección molecular de la presa se relacionaba positivamente con la abundancia de adultos de la plaga. Asimismo, se observó una mayor voracidad en N. tenuis que en M. pygmaeus. En el segundo capítulo se estudió la depredación intragremial entre los depredadores M. pygmaeus y N. tenuis y de ellos sobre E. mundus. Se observó que, aunque la supervivencia de las ninfas de estos depredadores no disminuyó cuando coexistieron, sí disminuyó la depredación sobre la plaga. La depredación sobre el parasitoide fue elevada, aunque el parasitismo de E. mundus sobre B. tabaci no se vio significativamente afectado por la presencia de los depredadores. La mortalidad de B. tabaci causada por ambos depredadores y E. mundus resultó ser aditiva, y por ello posiblemente más eficaz para el control de la plaga. En el tercer capítulo se estudiaron los efectos letales y subletales de las interacciones conspecíficas (canibalismo) y heterospecíficas (depredación intragremial) de M. pygmaeus y N. tenuis. Las hembras de N. tenuis depredaron ninfas de segundo-tercer estadio de M. pygmaeus. Cuando coexistieron ninfas de M. pygmaeus y N. tenuis no se produjo depredación intragremial ni canibalismo, sugiriendo un comportamiento poco agresivo de las ninfas. Sin embargo, cuando coexistieron hembras de ambas especies se observó tanto canibalismo como depredación intragremial, generalmente asociadas a la ausencia de presa alternativa. Otros efectos asociados a esta interacción fueron una disminución de la descendencia de los depredadores cuando se encontraban a elevada densidad, tanto en la coexistencia conspecífica como en la heterospecífica, y mayores daños en planta causados por N. tenuis cuando coexistía con M. pygmaeus en ausencia de presa. Así pues, mientras que la coexistencia de depredadores y parasitoides no parece perjudicial para el control biológico, la coexistencia de los dos depredadores, M. pygmaeus y N. tenuis, sí puede llegar a serlo a densidades elevadas. Por ello, es recomendable determinar la abundancia de M. pygmaeus y N. tenuis al aplicar programas de control biológico basados en la conservación y/o la inoculación de estas dos especies, especialmente cuando el nivel de plaga sea bajo. / Knowledge of trophic relationships between natural enemies and their effect on the control of the pests is essential to obtain a suitable biological control in the crops. Two interactions, intraguild predation and cannibalism, can affect the success of biological control programs. Nowadays molecular techniques based on DNA detection are used in order to detect all prey developmental stages ingested by predators, and to detect parasitoids within their host, because the difficulty to identify young stages using traditional methods. This Thesis has focused on the trophic relationships between two important pests of tomato crop, the whiteflies Bemisia tabaci and Trialeurodes vaporariorum, its parasitoids Eretmocerus mundus and Encarsia pergandiella, and their predators Macrolophus pygmaeus and Nesidiocoris tenuis. The combination of direct observation and molecular methods has been used. In chapter 1 predation of M. pygmaeus and N. tenuis on B. tabaci, T. vaporariorum, E. mundus and E. pergandiella was studied under field conditions, observing that predators mainly preyed on whiteflies, but also on their parasitoids. In chapter 2 intraguild predation between M. pygmaeus, N. tenuis and E mundus was studied. A lower predation was observed on B. tabaci when both predators coexisted. There was also a high predation on E. mundus, although its parasitism on B. tabaci was not significantly affected. The mortality of B. tabaci caused by both predators and E. mundus was additive, and therefore more effective the pest control. In chapter 3 the effects of lethal and sublethal conspecific and heterospecific interactions (cannibalism and intraguild predation respectively) of M. pygmaeus and N. tenuis were studied. Nesidiocoris tenuis females preyed on the second-third stage of M. pygmaeus. When predator females coexisted, mortality was observed usually associated to the absence of alternative prey. A lower progeny was obtained as result of female coexistence at high density, as well as more N. tenuis damages in presence of M. pygmaeus. Therefore, the coexistence of M. pygmaeus and N. tenuis can affect biological control. It is therefore advisable to determine the abundance of both predators when biological control strategies based on these two predators should be applied, particularly if the pest level is low.

La inulina és un polímer (polifructosa) polidispers i relativament petit que s’extrau de les arrels de la xicoira. Recentment, s’ha observat un interès creixent per part de la indústria per introduir productes més bons, més biodegradables i més biocompatibles en les seves formulacions. En això, la modificació hidrofòbica de polisacàrids a donat i està donant lloc a una gran varietat de productes molt interessants. La inulina modificada hidrofòbicament (HMI) té una gran capacitat per estabilitzar sistemes dispersos com ara emulsions oli en aigua, dispersions de sòlids en líquids, films, etc. Per això, diverses indústries s’han interessat per la incorporació de l’HMI com a tensioactiu polimèric en els seus processos i productes. Inspirat en la química sostenible, l’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral és l’obtenció de inulina modificada hidrofòbicament (HMI) en medi aquós. Aquest procés es duu a terme en un sol pas mitjançant reaccions químiques catalitzades per una base entre els hidroxils de la inulina i el grup reactiu terminal de cadenes alquíliques llargues i un. A escala industrial, l’HMI es produeix en presència d’un dissolvent orgànic capaç de solubilitzar tots els agents de reacció. Per tal d’aconseguir la eliminació del dissolvent orgànic del procés, s’han modificat sistemàticament paràmetres com el tipus de grup reactiu, la longitud hidròfobs de les cadenes alquíliques, el tipus i contingut de catalitzador bàsic, la temperatura de reacció, la polaritat del medi, així com la presència de catalitzadors micel•lars. Com a resultat d’aquesta optimització1-3), s’ha descrit una metodologia innovadora que permet l’obtenció d’HMI en medi aquós. Aquesta modificació permet introduir un ventall ampli de característiques hidrofòbiques amb temps raonablement curts i eficiències superiors al 60%. Els mecanismes relatius a les reaccions de modificació hidrofòbica també s’han proposat. Els productes sintetitzats són d’especial interès tant a nivell industrial com a nivell científic, per això la segona part d’aquesta tesi doctoral inclou la seva caracterització fisicoquímica. S’ha demostrat que els HMI sintetitzats són tensioactius polimèrics, s’agreguen i tenen propietats equiparables al HMI comercial basat en la inulina, Inutec®SP1. Addicionalment, també s’ha estudiat la seva interacció amb sistemes vesiculars amb la finalitat d’explorar possibles camps d’aplicació fins ara desconeguts per l’HMI. En aquesta línia, s’ha determinat que la presència de petites quantitats d’HMI produeix una reducció important de la viscositat del sistema DDAB/H2O, la qual cosa s’ha pogut relacionar amb canvis de la microstructura del sistema. Finalment, a partir de les conclusions d’aquesta tesi es poden obtenir tensioactius polimèrics basats en la inulina en medi aquós i es pot esperar que els HMI sintetitzats puguin tenir aplicació en la formulació de vehicles d’alliberament controlat en biomedicina. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1) Morros, J., Levecke, B. & Infante, MR, (2010). Chemical hydrophobic modification of inulin in aqueous media: Synthesis of β-hydroxyalkyl ethers of inulin. Carbohydr. Polym. 81, 681–686. doi:10.1016/j.carbpol.2010.03.039 2) Morros, J.; Levecke, B.; Infante, M. R. (2010) Synthesis of β-hydroxyalkyl ethers of inulin in aqueous surfactant media. Carbohydr. Polym. 82, 1168-1173. doi:10.1016/j.carbpol.2010.06.050 3) Morros, J., Levecke, B., Infante, M. R. (2011). Hydrophobically modified inulin from alkenyl succinic anhydride in aqueous media. Carbohydr. Polym. 84, 1110-1116. doi:10.1016/j.carbpol.2010.12.077 / SYNTHESIS OF BIOPOLYMERIC SURFACTANTS BASED ON INULIN IN AQUEOUS MEDIA Recently, a growing interest from industry, especially in cosmetics and pharmaceutics, to introduce bio based products in their formulations has been observed. The replacement of petroleum based products by bio based products reduce the environmental impact because the latter are made from sustainable feedstock and are easily biodegraded. A relatively small and polydisperse polyfructose extracted from chicory with several hydrophobic chains attached along its backbone named hydrophobically modified inulin (HMI), has focused a special interest concerning surfactant technologies. HMI products have excellent properties as stabilizing agents in many disperse systems such as o/w emulsions, solid dispersions or films. In order to increase the sustainability of these products, the aim of this doctoral thesis was to synthesize biopolymeric surfactants based on inulin (HMI) in aqueous media. The hydrophobic modification of inulin was carried out in one-step synthesis through chemical reactions catalysed by base. This reaction occurs between some activated hydroxyl groups of the inulin backbone and the electrophilic end-group of long alkylic chains. At industrial scale, HMI is produced in presence of an organic solvent able to solubilise all reagents. To achieve the organic solvent removal from the process, several reaction parameters such as the type of reactive end-group, the length of the hydrophobic chains, the type and the amount of basic catalyst, the reaction temperature, the polarity of the reaction media, as well as the presence of surfactants have been optimized. As a result of this optimization1-3, it has been described a new methodology that allows getting HMI in aqueous media. A wide range of hydrophobic chain lengths, reasonably reaction times and relatively good reaction efficiencies, higher than 60%, have been reached satisfactorily with the help of cationic surfactants acting as micellar catalysts. Related reaction mechanisms have been also proposed. Additionally, our HMI have been characterized as a polymeric surfactants and as vesicle interacting polymer. Surface tension profiles, zero-shear viscosity and SAXS of HMI aqueous solutions were measured. The influence of little amounts of HMI over the vesicle forming system DDDAB/H2O, has been related to dramatic changes on the micro-structure of the system, which would have some specific application on drug delivery vehicles formulations. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Morros, J., Levecke, B. & Infante, MR, (2010). Chemical hydrophobic modification of inulin in aqueous media: Synthesis of β-hydroxyalkyl ethers of inulin. Carbohydr. Polym. 81, 681–686. 2 Morros, J.; Levecke, B.; Infante, M. R. (2010) Synthesis of β-hydroxyalkyl ethers of inulin in aqueous surfactant media. Carbohydr. Polym. 82, 1168-1173. 3 Morros, J., Levecke, B., Infante, M. R. (2011). Hydrophobically modified inulin from alkenyl succinic anhydride in aqueous media. Carbohydr. Polym. 84, 1110-1116.

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.

Proteins are indispensable players in virtually all biological events. The functions of proteins are determined by their three dimensional (3D) structure and coordinated through intricate networks of protein-protein interactions (PPIs). Hence, a deep comprehension of such networks turns out to be crucial for understanding the cellular biology. Computational approaches have become critical tools for analysing PPI networks. In silico methods take advantage of the existing PPI knowledge to both predict new interactions and predict the function of proteins. Regarding the task of predicting PPIs, several methods have been already developed. However, recent findings demonstrate that such methods could take advantage of the knowledge on non-interacting protein pairs (NIPs). On the task of predicting the function of proteins,the Guilt-by-Association (GBA) principle can be exploited to extend the functional annotation of proteins over PPI networks. In this thesis, a new algorithm for PPI prediction and a protocol to complete cell signalling networks are presented. iLoops is a method that uses NIP data and structural information of proteins to predict the binding fate of protein pairs. A novel protocol for completing signalling networks –a task related to predicting the function of a protein, has also been developed. The protocol is based on the application of GBA principle in PPI networks. / Les proteïnes tenen un paper indispensable en virtualment qualsevol procés biològic. Les funcions de les proteïnes estan determinades per la seva estructura tridimensional (3D) i són coordinades per mitjà d’una complexa xarxa d’interaccions protiques (en anglès, protein-protein interactions, PPIs). Axí doncs, una comprensió en profunditat d’aquestes xarxes és fonamental per entendre la biologia cel•lular. Per a l’anàlisi de les xarxes d’interacció de proteïnes, l’ús de tècniques computacionals ha esdevingut fonamental als darrers temps. Els mètodes in silico aprofiten el coneixement actual sobre les interaccions proteiques per fer prediccions de noves interaccions o de les funcions de les proteïnes. Actualment existeixen diferents mètodes per a la predicció de noves interaccions de proteines. De tota manera, resultats recents demostren que aquests mètodes poden beneficiar-se del coneixement sobre parelles de proteïnes no interaccionants (en anglès, non-interacting pairs, NIPs). Per a la tasca de predir la funció de les proteïnes, el principi de “culpable per associació” (en anglès, guilt by association, GBA) és usat per extendre l’anotació de proteïnes de funció coneguda a través de xarxes d’interacció de proteïnes. En aquesta tesi es presenta un nou mètode pre a la predicció d’interaccions proteiques i un nou protocol basat per a completar xarxes de senyalització cel•lular. iLoops és un mètode que utilitza dades de parells no interaccionants i coneixement de l’estructura 3D de les proteïnes per a predir interaccions de proteïnes. També s’ha desenvolupat un nou protocol per a completar xarxes de senyalització cel•lular, una tasca relacionada amb la predicció de les funcions de les proteïnes. Aquest protocol es basa en aplicar el principi GBA a xarxes d’interaccions proteiques.

L'asma és una malaltia d'etiologia complexa, formada per factors genètics i ambientals, on la interrelació de ambdós factors mitjançant interaccions gen-ambient juga un paper clau. L'objectiu d'aquesta tesi ha sigut aprofundir en el coneixement del paper dels polimorfismes genètics, i la seva interacció amb factors ambientals, en la ocurrència d'asma, atòpia i hiperreactivitat bronquial. Aquest objectiu ha estat desenvolupat a través de la replicació de variants genètiques prèviament identificades, l'avaluació d'interaccions gen-ambient i la identificació de nous gens de susceptibilitat mitjançant un disseny basat en el genotipatge de variants genètiques all llarg del genoma en pools d'ADN. La tesi ha estat majoritàriament duta a terme dins l'estudi European Community Respiratory Health Survey (ECRHS) que està comprès per 5.000 individus seguits durant 9 anys, pels quals es disposa d'un qüestionari complet sobre símptomes respiratoris, avaluacions clíniques, informació sobre exposicions ambientals i mostres de ADN. Aquesta tesi a replicat l'associació del polimorfismes dels gens TNFA i NPSR1 amb asma. A més s'han establert les interaccions entre TNFA i obesitat, NQO1 i contaminació atmosfèrica, i NPSR1 i edat d'inici d'asma. L'anàlisi de pools d' ADN ha permès associar la regió on es situa el gen SGK493 amb atòpia. Aquesta tesi contribueix al coneixement de l'etiologia d'asma amb la identificació i replicació d'associacions genètiques i interaccions gen-ambient. / Asthma is a disease with a complex etiology, involving multiple genetic and environmental factors, and with an important role of the interplay of these factors through gene-environment interactions. In this thesis I aimed to advance our knowledge on the importance of genetic polymorphisms and their interaction with environmental data for the occurrence of asthma and related phenotypes (atopy and bronchial hyperreactivity). This objective was developed through the replication of genetic associations previously reported, the assessment of gene-environment interactions and the identification of new susceptibility genes using genome-wide analysis based on a pooling DNA strategy. The thesis was, mostly, performed within the European Community Respiratory Health Survey (ECRHS). This cohort has information and DNA samples from approximately 5,000 adult subjects followed-up for 9 years, with extensive questionnaires on respiratory symptoms, clinical evaluations and information on environmental exposures. This thesis replicates previous effects on asthma of polymorphisms in TNFA and NPSR1 genes. In addition, interactions have been established between TNFA and obesity, NQO1 and air-pollution, and NPSR1 and age at onset of asthma. The approach based on genome-wide analysis of DNA pools identified the SGK493 region being associated with atopy. This thesis contributes to the understanding of the etiology of asthma through the identification and replication of genetic associations and gene-environment interactions.

Una de les forces selectives més fortes que han afectat a les poblacions humanes en la història més recent és el paràsit de la malària: Plasmodium falciparum, que és la causa de varis exemples d'adaptació induïda per patògens en els éssers humans. Una forma especial de malària és l'associada a l'embaràs, que es caracteritza per l'acumulació d'eritròcits infectats en la placenta, i que pot arribar a causar fins a 200.000 morts maternoinfantils cada any. L'objectiu d'aquest treball és descriure com aquesta forma peculiar de malària ha afectat la variació genètica humana. Amb aquesta finalitat, hem utilitzat mètodes tant de la genètica evolutiva com de l'epidemiologia molecular, resultant en la primera investigació a gran escala de la base genètica de la malària placentària. Els resultats ofereixen una nova visió sobre els gens que modulen el risc d'infecció, ,així com de la selecció natural actuant sobre les vies cel·lulars implicades en la patogènesi de la malaltia. Finalment, també aportem noves dades sobre l'estructura genètica de les poblacions sub-saharianes analitzades. / One of the strongest selective forces affecting human populations in recent history is the malaria parasite Plasmodium falciparum, which is the cause of a variety of well-established examples of pathogen-induced adaptation in humans. A special form of malaria is pregnancy-associated malaria, which is characterised by the accumulation of infected erythrocytes in the placenta, and causes up to 200,000 maternal and infant deaths every year. The aim of this work is to characterise how this particular form of malaria has shaped human genetic variation. To that end we use methods of both evolutionary genetics and molecular epidemiology, reporting the first large-scale investigation of the genetic basis of placental infection. Our results provide new insights into genes modulating the risk of infection, as well as natural selection acting on cellular pathways involved in the pathogenesis of the disease. Finally, we also provide new data on the genetic structure of affected populations in Sub-Saharan Africa.