Memoria para optar al título Bioquímico / Como parte del sistema inmune innato existe un grupo de receptores de reconocimiento de patrones (PRRs) capaces de detectar aquellos patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs). Entre estos PRRs, destacan los receptores de tipo Toll o TLRs. Dentro de esta familia de receptores, TLR2 reconoce PAMPs derivados de bacterias gram positivas, los que promueven la activación de la vía de señalización intracelular dependiente del adaptador molecular MyD88, que conduce a la activación de IKK y de las MAPKs, las que tienen un impacto fundamental sobre la expresión de citoquinas proinflamatorias. El estudio de los mecanismos fisiológicos de control de esta vía de señalización constituye un área de investigación relevante en inmunología. En este sentido, los glucocorticoides, anti-inflamatorios naturales, ejercen su efecto vía un receptor citoplasmático (GR) mediante procesos de trans-represión y de expresión de proteínas reguladoras. A pesar de esto, se desconoce su efecto sobre las vías de inducción de citoquinas pro-inflamatorias mediadas por TLR2, tal como la vía de p38. Basados en estos antecedentes, el objetivo general de esta memoria de título consistió en determinar la participación de p38 en la producción de TNF-α en células A549, inducida por un agonista de TLR2, Pam3Cys-Ser-Lys4, en presencia o ausencia de dexametasona. Los objetivos específicos se centraron en: 1) determinar la expresión de TNF-α, a nivel de transcrito y proteína, en células activadas con el agonista sintético Pam3Cys-Ser-Lys4, en presencia o ausencia de dexametasona 2) evaluar la fosforilación de la proteína quinasa p38 en células estimuladas con Pam3Cys-Ser-Lys4, en presencia o ausencia de dexametasona y 3) evaluar la contribución de la proteína quinasa p38 sobre la expresión de TNF-α en células estimuladas con Pam3Cys-Ser-Lys4, en presencia o ausencia de dexametasona. Los resultados obtenidos indican que la activación de TLR2 por Pam3Cys-Ser-Lys4 induce un aumento en la expresión de TNF-α, el que no es reprimido por dexametasona. Se observó una activación de la vía p38 inducida por Pam3Cys-Ser-Lys4, que está involucrada en la expresión de TNF-α. Por otro lado, constatamos que dexametasona ejerce su efecto anti-inflamatorio clásico mediante la expresión de moléculas reguladoras de la vía de p38, como la fosfatasa MKP-1. Sin embargo, no podemos descartar un efecto independiente de la expresión de genes regulados por el glucocorticoide. Además, observamos que dexametasona no actuaría en los eventos tempranos de señalización de la vía de TLR2, como lo constatamos con la fosforilación de p38. Estos datos demostrarían un mecanismo a través del cual los glucocorticoides regulan procesos inflamatorios inducidos por TLR2, con un impacto relevante en el desarrollo de la inmunidad innata y la inflamación / As part of innate immune system, it exists a group of pattern-recognition receptors (PRRs) capable of detecting those molecular pattern associated to pathogens (pathogenassociated molecular patterns; PAMPs). Among these PRRs, Toll-like receptors (TLRs) stand out. Inside this receptor family, TLR2 recognizes PAMPs derived from gram positive bacteria, thus promoting activation of MyD88-dependent intracellular pathway. It leads to IKK and MAPKs activation, which have a fundamental impact on the expression of proinflammatory cytokines. The study of the physiological control mechanisms of this pathway constitutes an area of relevant research in immunology. In this sense, glucocorticoids, natural anti-inflammatory molecules, exert its effect by a cytoplasmatic receptor (GR) by trans-repression mechanism and regulatory proteins expression. In spite of this, the effect of glucocorticoid on the TLR2-mediated pro-inflammatory cytokine pathway induction, specially on p38, is unknown. Based on these precedents, the general aim of this study was determining the role of p38 in TNF-α production in A549 cells induced with Pam3Cys-Ser-Lys4, a TLR2 agonist, in presence or absence of dexametasona. The specific objectives were centered to: 1) determine TNF-α expression, at messenger and protein level; 2) evaluate the p38 protein kinase phosphorylation and 3) evaluate the contribution of p38 protein kinase on TNF-α expression under the stimulation with Pam3Cys-Ser-Lys4, in presence or absence of dexamethasone. The results indicate that the activation of TLR2 by Pam3Cys-Ser-Lys4 induces an increase in TNF-α expression, which is not suppressed for dexamethasone. It also was observed an activation of p38 pathway induced by Pam3Cys-Ser-Lys4, that was involved in TNF-α expression. On the other hand, that dexametasona exert its classic anti-inflammatory effect by means of expression of regulatory molecules of the p38 pathway, as phosphatase MKP-1. Nevertheless, we can’t reject an independent effect from the expression of glucocorticoid regulated genes. Besides, dexamethasona wouldn’t work on early events of TLR2 signalling pathway, as we observed for p38 phosphorylation. This data would show a mechanism by which glucocorticoids regulates the TLR2- induced inflammatory processes, with a relevant impact in the processes involved in the development of the innate immunity and inflammation

Memoria para optar al Título Profesional de Químico Farmacéutico / Resolvina D1 y Resolvina E1 inhiben la activación de AKT, ERK1/2 y NF-kB dependiente de LPS y previenen la expresión de ICAM-1 y VCAM-1 en fibroblastos cardíacos Los fibroblastos cardiacos (FC) son células que tienen como función regular la matriz extracelular (MEC), pueden responder a estímulos endógenos o exógenos que alteren la homeostasis del sistema, y en caso de injuria, pueden proliferar y migrar hacia el sitio de daño. Uno de los agentes proinflamatorios más estudiados y utilizados es el lipopolisacárido (LPS) bacteriano, éste desencadena la respuesta inflamatoria activando las vías de señalización Akt, ERK1/2 y NF-κB, que conducen a la expresión de citoquinas proinflamatorias y factores de crecimiento los que, a su vez, aumentan la expresión de proteínas de adhesión como ICAM-1, VCAM-1, E-selectina, L-selectina, entre otras; permitiendo que células del sistema inmune viajen desde la circulación sanguínea hasta el sitio de injuria, para cicatrizar la herida. La inflamación puede ser terminada activamente por mediadores proresolutivos. Unos de estos mediadores son la Resolvina (Rv) D1 y E1. La RvD1 proviene del ácido docosahexaenoico y la RvE1 del ácido eicosapentaenoico. Estas se biosintetizan durante la inflamación y se les ha asociado propiedades antiinflamatorias, limitando la infiltración de neutrófilos, estimulando la fagocitosis de los macrófagos y reduciendo el nivel de dolor inflamatorio y fibrosis. Sin embargo, no existe evidencia de los efectos que podría tener en FC. El objetivo de este trabajo fue evaluar los efectos de RvD1 y RvE1 en FC, para así estudiar las acciones que tendría en un contexto inflamatorio inducido por LPS, evaluando la actividad en las vías de señalización Akt, ERK1/2 y NF-κB y sobre la expresión de las proteínas de adhesión ICAM-1 y VCAM-1. 12 Los resultados obtenidos muestran que RvD1 presenta una significativa disminución de la activación de Akt y ERK1/2, no así de NF-κB. RvE1 disminuye significativamente la activación de ERK1/2, sin embargo, no presenta cambios significativos respecto al control en la fosforilación de Akt y NF-κB. Además, se demostró que en FC estimulados con LPS y pretratados con RvD1, disminuyó la activación de las vías Akt, ERK1/2 y NF- κB respecto a LPS, y consecuentemente disminuyó la expresión de VCAM-1, pero no de ICAM-1. Por otro lado, RvE1 disminuyó significativamente la activación de Akt, no así la activación de ERK1/2 y NF-κB estimuladas por LPS. Además, disminuyó la expresión de ICAM-1 estimulado por LPS, pero no de VCAM-1. En conclusión, nuestros resultados sugieren que tanto RvD1 como RvE1 poseen propiedades resolutivas en un modelo de inflamación en FC, lo cual posibilitaría su uso como nuevas herramientas terapéuticas en enfermedades cardiacas / Resolvin D1 and Resolvin E1 inhibit AKT, ERK1/2 and NF-kB activation LPSdependent and prevent ICAM-1 and VCAM-1 expression in cardiac fibroblasts Cardiac fibroblasts (CF) are cells that regulate the extracellular matrix (ECM), they can respond to endogenous or exogenous stimuli that alter the homeostasis of the system, and in case of cardiac tissue injury, they can proliferate and migrate to the site of damage. One of the most studied and used proinflammatory agents is bacterial lipopolysaccharide (LPS), it triggers the inflammatory response activating the signaling pathways Akt, ERK1/2 and NF-κB, which lead to the expression of proinflammatory cytokines and growth factors that increase the expression of adhesion proteins such as ICAM-1, VCAM- 1. E-selectin, L-selectin, among others. These effects of LPS favor to the cells of the immune system extravasate to the site of injury to degrade the microorganism and heal the wound. Inflammation can be actively terminated by proresolving mediators, such as RvD1 and RvE1. RvD1 derived from docosahexaenoic acid and RvE1 from eicosapentaenoic acid. These are biosynthesized during inflammation and have been associated with anti- inflammatory properties, limiting the infiltration of neutrophils, stimulating the phagocytic activity of macrophages and reducing the level of inflammatory pain and fibrosis. However, there is no evidence respect of the effects it could have on FC. In this study, we investigated the role of RvD1 and RvE1 in FC, to study the actions that would have in an inflammatory context induced by LPS, evaluating the activity in the signaling pathways Akt, ERK1/2 and NF-κB and the expression of adhesion proteins ICAM-1 and VCAM-1. 14 The results show that RvD1 exert a significant decrease of Akt and ERK1/2 activity, but not NF-κB; RvE1 significantly decreases the activation of ERK1/2, however, it does not present significant effect in regard to the control in the phosphorylation of Akt and NF-κB. In addition, the pretreatment with RvD1, has decreased the activation of the Akt, ERK1/2 and NF-κB pathways respect to LPS, and consequently decreased the expression of VCAM-1, but not ICAM-1. On the other hand, RvE1 has significantly decreased the activation of Akt stimulated by LPS, but not of ERK1/2 nor NF-κB. Additionally, the expression of ICAM-1 stimulated by LPS has decreased, but not of VCAM-1. In conclusion, our results suggest that RvD1 and RvE1 have resolutive properties in an inflammatory model in CF, which would make possible its use as new therapeutic tool in cardiac diseases / Proyecto Fondecyt N° 1170425

Magíster en ciencias biológicas y médicas mención biología celular / El síndrome de Sjögren (SS) es una exocrinopatía autoinmune crónica de etiología desconocida que afecta principalmente a las glándulas salivales (GS) y lacrimales. Los pacientes que padecen esta enfermedad manifiestan graves alteraciones, tanto en la calidad como, en la cantidad de saliva y lágrimas. Las GS de pacientes SS presentan cambios morfológicos y funcionales en el parénquima glandular y en la matriz extracelular correlacionado con alteraciones en la polaridad de la célula acinar. Las GS de pacientes SS también evidencian cambios en la expresión de proteínas que participan en el tráfico de gránulos de secreción hacia el polo apical de las células acinares. Las células acinares de GS de pacientes SS han mostrado cambios en la concentración de calcio en el lumen del retículo endoplásmico (RE), una disminución en la expresión de genes disulfuro isomerasa y un aumento de genes para enzimas que participan en la ubiquitinación. Además se han reportado alteraciones en la ruta secretora, cambios morfológicos y funcionales a nivel de RE, complejo de Golgi y gránulos de secreción. En conjunto, las evidencias mencionadas sugieren una pérdida de homeostasis glandular y una respuesta celular alterada frente a la alta demanda de síntesis proteica en las células acinares de GS de pacientes SS. La síntesis exacerbada de proteínas en el RE genera estrés en este organelo. En condiciones fisiológicas, células secretoras, tales como las células acinares pancreáticas, células acinares de GS y células plasmáticas, son susceptibles a experimentar un alto nivel de estrés de RE, como consecuencia de una alta demanda de síntesis para alcanzar un eficiente plegamiento de proteínas. Para contrarrestar este efecto se activa la respuesta a proteínas mal plegadas (UPR) la cual promueve la obtención de una conformación adecuada de las proteínas en el RE. Considerando la cronicidad de esta patología, una deficiente UPR en las células de GS de pacientes SS, podría explicar un estado de estrés de RE sostenido que podría desencadenar procesos relacionados con la autoinmunidad. Por otra parte, una menor expresión de XBP-1, como fue observado en un análisis de microarreglos de cDNA, podría asociarse con la hiposecreción de pacientes SS, ya que ha sido demostrado que XBP-1 contribuye con los cambios estructurales y funcionales que las células altamente secretoras requieren para la biosíntesis de proteínas. En la presente tesis, se formuló la hipótesis: “Componentes de la vía IRE1α/XBP-1 de la respuesta a proteínas mal plegadas (UPR) se encuentran disminuidos en células acinares de glándulas salivales labiales (GSLs) de pacientes SS”. Para abordar los objetivos planteados, se utilizaron técnicas de biología celular y molecular para analizar marcadores de UPR. Particularmente se determinaron los niveles proteicos de IRE-1α, la expresión génica, proteica y localización celular de XBP-1 (XBP-1u y XBP-1s), de la proteína chaperona GRP78 (BiP) y de la disulfuro isomerasa PDIA3 (ERp57). Además se analizó la expresión de genes río abajo del factor transcripcional XBP-1s, como EDEM1, SEC61, ERdj4. Los resultados de esta tesis indican que hay una disminución significativa de la proteína IRE-1α, del factor transcripcional XBP-1s y de la chaperona BiP en GSLs de pacientes SS. Por otro lado, la proteína PDIA3 se encuentra aumentada significativamente, no así en sus niveles de mRNA. Respecto a la localización, las proteínas XBP-1 y BiP no presentan diferencias entre ambos grupos en estudio, pero sí una disminución en la intensidad inmunofluorescente en las GSLs de pacientes SS. Estos resultados, evidencian una alteración en el eje IRE-1α/XBP-1 de la UPR. Estos hallazgos sugieren que la homeostasis del RE de GSLs de pacientes SS se encuentra alterada, evidenciada por una disminución de la vía IRE-1α/XBP-1 y un aumento de PDIA3. Estos cambios, especialmente los bajos niveles de XBP-1s pueden explicar la hipofunción de GSLs de pacientes SS, sin embargo, la contribución de las otras vías de señalización de la UPR debe ser abordada para conocer la real contribución de la UPR en la homeostasis glandular y en la etiopatogenia del SS. / Sjögren's syndrome (SS) is an autoimmune chronic exocrinopathy of unknown etiology that mainly affects the lachrymal and salivary glands (SG). SS patients experience severe alterations both in quality and quantity of saliva and tears. SG of SS patients show morphological and functional changes in the parenchyma and in the extracellular matrix that correlate with alterations in the acinar cell polarity. SG of SS patients also show changes in the expression of proteins involved in trafficking of secretory granules into the apical pole of the acinar cells. Acinar cells of SG of SS patients showed changes in calcium concentration in the endoplasmic reticulum (ER) lumen, a decrease gene expression of disulfide isomerase and increase gene expression of enzymes involved in ubiquitination. In addition, changes in the secretory pathway as well as morphological and functional changes in ER, Golgi complex and secretory granules have been reported. Together, the above evidence suggest a loss of glandular homeostasis and altered cellular response to high demand of protein in acinar cells of SG from SS patients. Exacerbated proteins synthesis in the ER generates stress to this organelle. Under physiological conditions, secretory cells such as pancreatic acinar cells, acinar cells of SG and plasma cells, can experience a high ER stress level due to a high demand to achieve efficient protein folding. To counteract this effect, unfolded protein response (UPR) is activated leading to an adequate conformation of proteins in the ER. Considering that SS is a chronic condition, an impaired UPR in SG cells of SS patients might induce a sustained ER stress that, in turn, could trigger autoimmunity. Moreover, a reduced transcription of XBP-1, as observed by cDNA microarray analysis, may be associated to hyposecretion of SS patients. Indeed, it has been demonstrated that XBP-1 contributes to structural and functional changes that highly secreting cells need for protein biosynthesis. In this thesis, we hypothesized that "pathway components IRE1α/XBP-1 of unfolded protein response (UPR) are decreased in acinar cells of labial salivary glands (LSG) of SS patients". To address the objectives, cellular and molecular markers of UPR were evaluated. These included protein levels of IRE-1α as well as mRNA, protein and cellular localization of XBP-1 (XBP-1u and XBP-1s), GRP78 chaperone protein (BiP) and protein disulfide isomerase PDIA3 (ERp57). We also analyzed the expression of genes downstream of the transcription factor XBP-1s such as EDEM1, SEC61, ERdj4. The results indicated a significant decrease of IRE-1α protein, the transcription factor XBP-1s and chaperone BiP in LSGs of SS patients. Moreover, PDIA3 protein but nor its mRNA levels were significantly increased. Regarding location, no differences between the two study groups were observed for XBP-1 and BiP proteins, with a decrease in overall immunofluorescent intensity in SS patients. These results suggest an alteration in the UPR IRE-1α/XBP-1 axis. These findings suggest that RE homeostasis is impaired in LSGs from SS patients as evidenced by a decrease of the IRE-1α/XBP-1 pathway and an increased of PDIA3. These changes, especially low levels of XBP-1s can explain LSGs hypofunction of SS patients. Nonetheless the contribution of other signaling pathways of the UPR should be addressed to the total contribution of the UPR in glandular homeostasis in the pathogenesis of SS.

La diferenciació dels precursors neuronals en cèl·lules especialitzades implica una restricció de la seva capacitat proliferativa i la sortida definitiva del cicle cel·lular. Entre les proteïnes HLH activadores de la diferenciació hi ha les proteïnes E (E47, E12, HEB, E2-2), les quals s’expressen a la majoria de teixits. Al nostre laboratori es va descriure que la proteïna E47 forma heterodímers amb la proteïna HLH específica de teixit NeuroD, i activa l’expressió del receptor del BDNF (TrkB) i l’inhibidor de cicle p21CIP en resposta a la senyal diferenciadora d’àcid retinoic (RA). La correcta expressió del receptor TrkB juga un paper clau en el desenvolupament del sistema nerviós en vertebrats i la seva alteració s’ha relacionat amb diferents malalties humanes importants. En aquest treball s’ha demostrat que la quinasa MLK2 interacciona amb la bHLH E47 en cèl·lules de neuroblastoma SHSY-5Y. Es proposa que la MLK2 controla l’activitat del factor bHLH E47 a través de la seva fosforilació, la qual redueix l’activació del promotor de trkB. A més, la inhibició de la MLK2 augmenta l’expressió de l’mRNA de trkB in vivo explicant perquè aquesta inhibició no només prevé l’activació dels processos de mort cel·lular sinó que també ajuda a les vies de supervivència. D’altra banda, estudis molt recents revelen la importància dels processos de localització d’mRNAs als axons i a les dendrites i la seva traducció localitzada. Conèixer com es regula la localització dels mRNAs i la seva traducció localitzada a nivell molecular ajuda a entendre aspectes fonamentals de la plasticitat i la diferenciació neuronal. Durant el transport dels mRNAs, la seva traducció està reprimida i aquesta s’activa a llocs concrets com a resposta a senyals sinàptics, i en conseqüència, s’activa la plasticitat neuronal. Prèviament, al nostre laboratori, es va demostrar que la proteïna KIS pot estimular la traducció localitzada d’mRNAs, afavorir el creixement neurític i la supervivència neuronal. En aquest treball demostrem que la KIS interacciona amb proteïnes i mRNAs implicats en activitat sinàptica, els quals són transportats a través de partícules mRNP. La nostra hipòtesi és que quan el grànul transportat per KIF3A arriba al seu destí, diversos estímuls sinàptics possiblement indueixin l’activació de la quinasa Src, la qual fosforila la KIS, activant la traducció dels mRNAs transportats. / La diferenciación de precursores neuronales en células especializadas implica la restricción de su capacidad proliferativa y la salida definitiva del ciclo celular. Entre las proteínas HLH activadoras de la diferenciación están las proteínas E (E47, E12, HEB, E2-2) las cuales se expresan en la mayoría de los tejidos. En nuestro laboratorio se describió que la proteína E47 forma heterodímeros con la proteína HLH especifica de tejido, NeuroD, y activa la expresión del receptor de BDNF (TrkB) y el inhibidor de ciclo p21CIP en respuesta a la señal diferenciadora del ácido retinoico (RA). La correcta expresión del receptor TrkB juega un papel clave en el desarrollo del sistema nervioso en vertebrados y su alteración se ha relacionado con diferentes enfermedades humanas importantes. En este trabajo se ha demostrado que la quinasa MLK2 interacciona con la bHLH E47 en células de neuroblastoma SHSY-5Y. Se propone que MLK2 controla la actividad del factor bHLH E47 a través de su fosforilación, la cual reduce la activación del promotor de trkB. Además la inhibición de MLK2 aumenta la expresión del mRNA de trkB in vivo explicando por qué esta inhibición no sólo previene la activación de los procesos de muerte celular sino que también ayuda a las vías de supervivencia. Por otro lado, estudios muy recientes revelan la importancia de los procesos de localización de mRNAs en axones y dendritas y de su traducción localizada. Conocer cómo se regula la localización de los mRNAs y su traducción localizada a nivel molecular ayuda a entender aspectos fundamentales de la plasticidad y la diferenciación neuronal. Durante el transporte de los mRNAs su traducción está reprimida y ésta se activa en lugares concretos en respuesta a señales sinápticas resultando en la activación de la plasticidad neuronal. Previamente, en nuestro laboratorio, se demostró que la proteína KIS puede estimular la traducción localizada de mRNAs, favorecer el crecimiento neurítico y la supervivencia neuronal. En este trabajo demostramos que KIS interacciona con proteínas y mRNAs implicados en actividad sináptica, los cuales son transportados a través de partículas mRNPs. Nuestra hipótesis es que cuando el gránulo transportado por KIF3A llega a su destino, varios estímulos sinápticos posiblemente induzcan la activación de la quinasa Src la cual fosforila KIS, activando la traducción de los mRNAs transportados. / The differentiation of neuronal precursors in specialized cells induces an increase of a restriction of their proliferative capacity and a complete exit of the cell cycle. Among the HLH protein activators of differentiation the E protein family (E47, E12, HEB, E2-2) is expressed in most of the tissues. In our laboratory it has been described that in response to the differentiating signal of retinoic acid (RA), E47 heterodimerizes with the HLH protein tissue specific NeuroD which activates the expression of the receptor BDNF (TrkB) and the cell cycle p21CIP inhibitor. TrkB expression plays a key role in the nervous system development in vertebrates, and its alteration has been related with different types of important human diseases. In the present work we identified the kinase MLK2 as an E47-interaction protein in SHSY-5Y human neuroblastoma cells. We propose MLK2 as a controller of the BDNF receptor TrkB through the phosphorylation of bHLH transcription factor E47 which reduces the activation of trkB promoter. Furthermore, MLK2 inhibition increases trkB mRNA expression in vivo. These results could explain the reason why the inhibition of MLKs avoid the activation of cell death program and also increase the cell survival pathway being a key component of their neuroprotector potential. In the other hand, recent studies some recent work reveal the importance of mRNA localization in axons and dendrites and its local translation. Unraveling how mRNA localization and its translation are regulated at molecular level will help to understand basic processes of neuronal differentiation and plasticity. Translation is inhibited during mRNA transport, and is activated in specific synapses in response to synapse signals resulting from activation of neuronal plasticity. Previous work from our laboratory demonstrated that protein kinase KIS can stimulate the local translation of mRNAs, increase the neuritic outgrowth and the neural survival. In the present work we demonstrate that KIS can interact with transported granular proteins and mRNAs importants for the synaptic activity. Our hypothesis is that when the granule reaches his fate through KIF3A, some synaptic stimuli induce the activation of the kinase Src, which phosphorylates KIS, therefore activating the transported transcript.

Objetivo: Comparar in vitro la microdureza superficial del esmalte de dientes de bovino al ser expuestos a tres suplementos a base de caseína, creatina y leucina. Materiales y Métodos: Estudio de tipo experimental in vitro. Se evaluó la microdureza superficial inicial y final de 30 especímenes de esmalte bovino al ser expuestos a tres suplementos a base caseína, creatina y leucina. Se midió la microdureza superficial con un microdurómetro (Hv1000 LG - Corea del Sur) en los especímenes bovinos antes y después de la exposición. Dichos especímenes fueron almacenados a temperatura ambiente entre cada exposición. El análisis bivariado fue evaluado mediante la prueba de Wilcoxon para comparar la microdureza inicial y final de cada grupo y se utilizó la prueba de Kruskal Wallis para comparar la diferencia de microdureza en los diferentes tiempos y entre los suplementos. Además, se realizó la prueba de Dunn para verificar si existían similitudes entre los grupos analizados. El nivel de significancia se estableció como p<0.05. Resultados: El porcentaje de pérdida de la microdureza superficial con cada suplemento fue: caseína 2.63%, creatina 4.69% y leucina con 27.95% observándose diferencias estadísticamente significativas (p= 0.005) solo entre los grupos de creatina y leucina. Además, se encontraron diferencias estadísticamente significativas al comparar la diferencia de microdureza superficial inicial y final de los especímenes al ser expuestos a los tres suplementos. Conclusiones: En el presente estudio se observó que, la microdureza del esmalte bovino se ve reducida al ser expuesto a suplementos a base de caseína, leucina y creatina. Asimismo, se hallaron diferencias estadísticamente significativas en las pruebas realizadas las cuales concluyeron que la mayor pérdida en la microdureza superficial fueron en los especímenes expuestos al suplemento a base de leucina. / Objective: Compare in vitro the superficial microhardness of bovine tooth enamel when exposed to three supplements based on casein, creatine, and leucine. Materials and Methods: Experimental in vitro study. The initial and final surface microhardness of 30 bovine enamel specimens was evaluated when exposed to three supplements based on casein, creatine, and leucine. Surface microhardness was measured with a micro durometer (Hv1000 LG - South Korea) in the bovine specimens before and after challenge. Bivariate analysis was evaluated using the Wilcoxon test to compare the initial and final microhardness of each group and the Kruskal Wallis test was used to compare the difference in microhardness at different times and between the protein supplements. In addition, Dunn's test was performed to verify if there were similarities between the groups analyzed. The significance level was established as p <0.05. Results: The percentage of loss of surface microhardness with each supplement was: casein 2.63%, creatine 4.69% and leucine with 27.95%, observing statistically significant differences (p = 0.005) only between the creatine and leucine groups. In addition, statistically significant differences were found when comparing the initial and final surface microhardness difference of the specimens when exposed to the three supplements. Conclusions: In the present study it was observed that the microhardness of bovine enamel is reduced when exposed to supplements based on casein, leucine, and creatine. Likewise, statistically significant differences were found in the tests carried out which concluded that the greatest loss in surface microhardness was in the specimens exposed to the leucine-based supplement. / Tesis

[ES] El contexto de esta Tesis se enmarca en los sistemas de dos componentes (TCS) para comprender el mecanismo de transducción de la señal. Se analizó la especificidad en el reconocimiento de los TCS abarcando estudios a nivel funcional, estructural y evolutivo. Primero se utilizó el sistema HK853-RR468, que al estar previamente caracterizado nos permitió analizar específicamente las regiones de reconocimiento (HK-RR) correspondientes a los Lß3α3 y Lß4α4 de RR468 mutando residuos que determinaran la influencia en la transferencia del grupo fosfato. Los mutantes se caracterizaron de manera bioquímica y se hicieron aproximaciones estructurales pudiendo asignar la reacción de fosfotransferencia a una estructura formada por un complejo entre HK853 y RR468 mutante. Esta estructura nos permitió observar el carácter disociativo de dicha reacción que ha sido descrito previamente y la nula participación del dominio CA. Al mismo tiempo, se analizó la influencia del pH en los residuos catalíticos de la HK y el RR (His y Asp), utilizando un rango de pH de 5 a 8. Los ensayos bioquímicos generados en este rango nos mostraron como la His catalítica perdía su carácter nucleofílico cuando el pH se acercaba y disminuía de 6. Esto se relaciona con el pKa del anillo de imidazol presente en el residuo de His, que se se encuentra en torno a 6 y la pérdida de protonación. También se cristalizó el complejo HK-RR a diferentes pHs donde observamos que la His adquiría un rotámero gauche- que se asignaba a un estado inactivo o de reposo. Por otra parte, se analizó la influencia de la mutación G63V en el RR OmpR, que fue descrita como una mutación relacionada con la resistencia al antibiótico ertapenem. Para esto se generaron mutantes en OmpR en la posición G63, tanto en el dominio REC aislado como en la proteína completa. Los estudios bioquímicos de estas mutaciones demostraron como la mutación en esta posición disminuía la capacidad del RR para fosforilarse e incluso a dimerizar. Esto afectaba a la afinidad de este RR para interaccionar con su ADN correspondiente, las cajas ompF y ompC. Estos efectos se lograron evidenciar con la estructura de OmpRRECG63V, donde se observó como la mutación generaba un cambio conformacional al reducir el tamaño del Lßα3 y generaba un bolsillo hidrofóbico donde quedaba atrapada la cadena lateral de la Val. Finalmente se analizó el aspecto evolutivo de la señalización, para lo que se buscaron organismos endosimbiontes que presentaran una HK y uno o varios RRs. Estas características nos sugerían que la menor presión selectiva nos iba a permitir encontrar organismos con TCSs menos evolucionados cuya especificidad se haya visto reducida. Se analizaron los sistemas de Chlamydia trachomatis, Chlamydia psittaci, Simkania negevensis y Methanobrevibacter sp. Abm4. Solo pudo evidenciarse reacción de fosfotransferencia en el sistema perteneciente a Methanobrevibacter, el cual presenta una HK y 4 RRs. Sin embargo, esta fosfotransferencia presentaba una eficiencia diferenciada, siendo más rápida en RRMet572 y RRMet589-1 mientras que era nula en RRMet589-2. Por su parte las HKs de C. trachomatis y S. negevensis, fueron capaces de fosfotransferir, de manera no selectiva, a RR468, probablemente debido a la alta similitud que presenta la hélice α1 de las HKs con HK853. La aproximación estructural de estos sistemas permitió obtener las estructuras de los RRsMet589-1 y RRMet572, ambos en estado no fosforilado. Las dos estructuras presentaron grandes diferencias conformacionales a partir del Lßα4. Esto sugiere que sus mecanismos de reconocimiento con HKMet y de regulación son diferentes lo que apoya la selectividad diferenciada entre los RRs de este sistema. / [CA] Esta Tesi s'emmarca en l'estudi dels sistemes de dos components (TCS) amb la finalitat d'entendre el seu mecanisme de transducció de senyal basat en l'especificitat de reconeixement a nivell funcional, estructural i evolutiu. Utilitzant el TCS HK853-RR468, analitzarem les regions Lß3α3 y Lß4α4 del regulador de la resposta (RR) RR468, que prèviament s'havien mostrat importants en el reconeixement, generant mutants i determinant la influència en la transferència del grup fosforil. Els mutants foren caracteritzats bioquímicament, observant que afectaven a una reacció específica i permetent-nos captar la reacció de fosfotransferència en una estructura formada per un complex entre HK853 i RR468 mutant. Aquesta estructura va mostrar el caràcter dissociatiu d'aquesta reacció i la nul·la participació del domini CA de la HK. Al mateix tems, s'analitzà l'efecte del pH sobre la transducció del senyal utilitzant els TCS K853-RR468 i EnvZ-OmpR. Els assajos bioquímics generats dins del rang de pH entre 5 i 8 ens mostraren com la His de la HK catalítica perdia el seu caràcter nucleofílic quan el pH s'aproximava i disminuïa de 6, valor del pKa de l'anell d'imidazole de la cadena lateral del residu d'His, indicant que aquesta disminució en l'activitat es correlacionava amb el canvi en la protonació de l'anell. Un exhaustiu estudi estructural del complex HK853-RR468 a diferents pHs mostrà que la His catalítica sempre adquiria un rotàmer gauche- independentment del valor del pH, invalidant el model que proposava que el pH regulava l'activitat de les HKs de la família HisKA induint un canvi en el rotàmer de la His catalítica. D'altra banda, s'analitzà la influència de la mutació G63V en el RR OmpR, que fou descrita com una mutació relacionada amb la resistència a l'antibiòtic ertapenem. Amb aquesta finalitat, es generaren mutants a OmpR a la posició G63 tant al domini REC aïllat com a la proteïna completa. Els estudis bioquímics demostraren com la mutació en aquesta posició disminuïa la capacitat de OmpR per fosforilar-se i per dimeritzar, afectant a la capacitat d'interaccionar amb les seqüències d'ADN palindròmiques diana, corresponents a les caixes ompF i ompC. Aquests efectes es visualitzaren a nivell molecular al resoldre l'estructura del mutant G63V d'OmpRREC, on s'observava com la mutació induïa un canvi conformacional al reduir la mida del Lßα3 generant una butxaca hidrofòbica degut a la presència de la nova Val en posició 63. Aquests canvis es transmeten a la resta de l'estructura d'OmpR produint canvis en Lßα4 i α4 que impedeixen la formació d'una superfície de dimerització competent i impedint la seua interacció amb l'ADN. Finalment, s'analitzà l'aspecte evolutiu de l'especificitat HK-RR. Buscaren organismes endosimbionts que presentaren TCS aïllats consistent en una HK i un o diversos RRs, suggerint que la menor pressió selectiva permetria trobar TCS menys evolucionats, on l'especificitat s'haguera vist reduïda. S'analitzaren HKs i RRs presents en Chlamydia trachomatis, Chlamydia psittaci, Simkania negevensis i Methanobrevibacter sp. Abm4. La reacció de fosfotransferència es va detectar en Methanobrevibacter, que presenta una sola HK i 4 RRs. Aquesta HK mostrà eficiència diferenciada per a la reacció de fosfotransferència, presentant major velocitat per als RRs RRMet572, RRMet589-1 i nul·la per a RRMet589-2. Per la seua banda, les HKs de C. trachomatis i S. negevensis, foren capaces de transferir, de manera no selectiva, a RR468 de Thermotoga maritima, probablement degut a l'alta similitud que presenta l'hèlix α1 de les HKs amb HK853. L'aproximació estructural d'aquests sistemes ens va permetre resoldre les estructures dels RRsMet589-1 i RRMet572 en estat no fosforilat. Les dues estructures presentaren grans diferències conformacionals a partir del Lßα4, els que ens suggereix que els seus mecanismes de reconeixement amb HKMet i de regulació són diferents, cosa que suporta la selectivitat diferenciada entre els RRs d’aquest sistema. / [EN] The context of the Thesis is framed in the two component systems (TCS) to understand the signal transduction mechanism. The specificity in the recognition of TCS was analyzed covering studies at the functional, structural, and evolutionary level. First, the previously characterized HK853-RR468 was used, this allowed us to analyze specific recognition regions corresponding to Lß3α3 and Lß4α4 of RR468 and induce mutations in these regions and understand the recognition between HK and RR and determine the phosphate group transfer's influence. The mutants were characterized biochemically, and structural approximations were prepared, thus assigning the phosphotransfer reaction in a formed structure by an HK8536 and a mutant RR468 complex. This structure allowed us to observe the dissociative character of this reaction that has been previously described and the null participation of the CA domain. Simultaneously, the influence of pH on the catalytic residues of HK and RR (His and Asp) was analyzed, using a pH range of 5 to 8. The biochemical assays generated in this range showed how HK's catalytic His lost the nucleophilic characteristic when pH reached six or below. This is related to the pKa of the imidazole ring present in the His residue that if found around 6 and the loss of protonation. The HK853-RR468 complex was also crystallized at different pHs where we observed that His acquired a gauche- rotamer that was assigned an inactive or resting state. In addition, the influence of mutation G63V in the RR OmpR was analyzed. This mutation was associated with resistance to the antibiotic ertapenem in E. coli. For this, mutants in OmpR were generated in position G63 in both the isolated REC domain and in the whole protein. Biochemical studies of this mutations showed how the mutation in this position reduced the capacity of RR to phosphorylate and even to form a dimer. This affected the affinity of the RR to interact with it's corresponding DNA, the boxes ompF and ompR. These effects were shown with the structure of the REC domain of the OmpR protein mutant G63V. This mutation generated a conformational change by reducing the Lßα3 and generating a hydrophobic pocket that trapped Val's lateral chain. Finally, the evolutive aspect of signaling was analyzed. For this, endosymbiotic organisms that had one HK or many RRs were identified. These characteristics suggested that lower selective pressure would allow us to find organisms with TCSs that showed lower KH-RR specificity. The systems of Chlamydia trachomatis, Chlamydia psittaci, Simkania negevensis, and Methanobrevibacter sp. Abm4 were analyzed. The phosphotransference reaction was only evident in the the Methanobrevigbacter system. This system presents only one KH and four RRs. This HK shows differentiated efficiency in the phosphotranference. It has a higher speed in RRMet572, RRMet589-1 and it is null in RRMet589-2. On the other hand, the HKs of C. trachomatis y S. negevensis were able to transfer in a nonselective manner the RR468 of T. maritima. This is due to the similarity between the α1 helix of the HKs with HK853. The structural approach of there systems allowed us to obtain the structure of RRMet589-1 y RRMet572, both in a non-phosphorylated state. The two structures presented large conformational differences from Lßα4. This suggests that the recognition mechanisms with KHMet and regulation are different. This supports differentiated selectivity between the RRs in this system. / Mideros Mora, C. (2021). Bases moleculares de la especificidad en el mecanismo de transducción de señal en los sistemas de dos componentes bacterianos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/161920

La vía PI3K/AKT/mTOR participa en múltiples procesos celulares fundamentales para la célula. Algunas mutaciones genéticas de los componentes de esta vía se han asociado a diversas enfermedades humanas: las más importantes son los carcinomas de mama, tiroides y endometrio, el glioblastoma multiforme, el cáncer de próstata y los linfomas. La vía canónica PI3K/AKT/mTOR se ha estudiado ampliamente en los últimos años. Sin embargo, el conocimiento de la complejidad de sus componentes principales y su interrelación con los elementos de otras vías va en aumento. Por ello, es importantes actualizar cada cierto tiempo la información disponible para la comprensión de este mecanismo. Así mismo, se están y se han desarrollado numerosos ensayos con medicinas selectivas en búsqueda de un tratamiento más inteligente para las enfermedades asociadas a alteraciones de esta vía. Por tanto, realizamos una revisión de esta vía de transducción con el objetivo de tener una visión cercana de su funcionamiento, sus alteraciones y enumerar algunas moléculas promisorias para ser utilizadas en futuros tratamientos. / The PI3K/AKT/mTOR pathway is involved in multiple cellular processes which are essential for the cells. Some genetic mutations of the components of this pathway have been associated with various human diseases, the most important of which are breast, thyroid and endometrium carcinomas; glioblastoma multiforme; prostate cancer and lymphomas. The PI3K/AKT/mTOR canonical pathway has been extensively studied in recent years. However, as the complexity of its main components and their correlation with the components of other pathways are increasing, it is important to update from time to time the available information to understand this mechanism. Furthermore, many trials have been conducted with selective medicines aimed to look for a more intelligent treatment for diseases associated with alterations in this pathway. Therefore, we review this transduction pathway to take a close look at its functioning and alterations, and to list some promising molecules for future treatments. / Revisión por pares

El gen humano 11&#61538;-HSD2 es un modelo para investigar la contribución de los efectos de los receptores de esteroides en células de cáncer de mama. El análisis del promotor mostró que la región distal está implicada en la mayor parte de la activación dependiente de hormona. En respuesta a hormona, STAT5A se recluta a la región distal y PR a las regiones distal y proximal del promotor. El reclutamiento de PR se debe a dos mecanismos diferentes, la unión directa de PR a la región proximal, y la implicación vía JAK/STAT en el reclutamiento a la región distal. La inducción del gen 11&#61538;-HSD2 por hormonas disminuye parcialmente por inhibidores de MAPK y PI3K/Akt y totalmente por inhibidores de JAK/STAT. Así, los efectos citoplasmáticos del PR están implicados en la inducción del gen progesterona. La forma activa de la ARN-polimerasa II es reclutada por la inducción con hormonas a la región distal del promotor 11&#61538;-HSD2 y la región distal tiene respuesta a hormonas por sí misma, indicando que la inducción del gen por hormonas empieza antes del sitio de inicio de transcripción descrito previamente. / The human 11&#61538;-HSD2 gene is a model to investigate the contribution of steroid hormone receptors effects on a progesterone responsive promoter in breast cancer cells. Deletion analysis of the 11&#61538;-HSD2 promoter showed that the distal region is involved in most of the hormone-dependent activation. ChIP showed hormone-dependent STAT5A-recruitment to the distal region and PR-recruitment to the distal and proximal promoter regions. Results suggest two different mechanisms of hormone-induced PR-recruitment, since cells stably expressing PR containing a mutated DNA-binding domain have affected hormone-dependent PR-recruitment to proximal promoter, and JAK/STAT pathway inhibition blocks PR-recruitment to distal promoter. Hormone-stimulated 11&#61538;-HSD2 gene-expression was partially decreased by MAPK and PI3K/AKT pathway inhibitors and totally blocked by JAK/STAT pathways inhibitors, indicating that cytoplasmic PR effects involvement in progestin-induced 11&#61538;-HSD2 expression. Importantly, upon hormone induction active RNA-polymerase II is recruited from the 11&#61538;-HSD2 distal promoter region and the distal minimal promoter has hormone-responsiveness by itself, suggesting that progesterone-dependent 11&#61538;-HSD2 expression starts upstream the previously characterized transcription start site.