Tesi realitzada a l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC) / El centròmer és l’estructura cromosòmica implicada en la correcta segregació de la informació genètica durant els processos de meiosi i mitosi. La funció centromèrica està determinada epigenèticament per la presència de la variant centromèrica de la histona H3 (CenH3). Aquesta variant substitueix a la histona H3 canònica en els nucleosomes de tots els centròmers funcionals, sent fonamental la seva localització pel correcte assemblatge del cinetocor. En cèl·lules de vertebrats, els nucleosomes de CenH3 actuen com la plataforma necessària pel reclutament de les proteïnes centromèriques que formen el CCAN (Constitutive centromere-associated network). En cada mitosi, les proteïnes del CCAN recluten els components de la xarxa KMN per formar un cinetocor funcional. Mentre que per algunes espècies s’han identificat algunes de les proteïnes homòlogues a les del CCAN, en el cas de D. melanogaster es desconeixen totes, a excepció de CENP-C. En aquest treball per tal d’identificar i caracteritzar noves proteïnes centromèriques a Drosophila s’ha realitzat la purificació i identificació de les proteïnes associades als nucleosomes de CenH3 de Drosophila, CenH3CID. Entre altres, hem identificat la proteïna Barrier-to-autointegration factor (BAF). Aquesta proteïna està conservada i té un paper clau en el reassemblatge de la membrana nuclear un cop finalitzada la mitosi. Hem observat que dBAF es localitza en la heterocromatina de les cèl·lules SL2 en interfase però, un cop iniciada la mitosi aquesta es localitza exclusivament en els centròmers dels cromosomes metafàsics. A més, hem detectat que dBAF intervé en la deposició i/o estabilització de CENP-C en els centròmers, ja que la sobreexpressió del dominant negatiu dBAF-YFP o la depleció de dBAF afecten els nivells centromèrics de CENP-C. CENP-C interacciona amb dBAF, i aquesta interacció depèn de l’estat de fosforilació de dBAF i de RNA. En les nostres purificacions també s’ha identificat la proteïna codificada pel gen CG8289. Els nostres assajos d’immunolocalització a cèl·lules SL2, neuroblastos i a cromosomes politènics confirmen que la proteïna codificada pel gen CG8289 és un nou factor de la heterocromatina pericentromèrica de D. melanogaster. Per altra banda, també hem analitzat la contribució del domini N-terminal de CenH3CID (N-CenH3CID) en l’assemblatge del cinetocor. Concretament, hem observat que el reclutament ectòpic de N-CenH3CID davant d’un gen reporter indueix el silenciament d’aquest gen degut al reclutament de BubR1, una proteïna del cinetocor que està relacionada amb el punt de control de la mitosi. Aquest efecte depèn d’un domini del N-CenH3CID conservat entre les diferents espècies del grup de Drosophila i ric en arginines. Els nostres resultats mostren que aquestes arginines són necessàries per produir el silenciament, ja que la seva deleció o mutació per alanines elimina pràcticament el silenciament del gen reporter. A més, el reclutament dels dominis N-terminals de CenH3s de S. cerevisiae i de humans també indueixen el silenciament del gen reporter, indicant que malgrat el baix grau de conservació d’aquest domini entre espècies, la contribució de CenH3 en el reclutament de proteïnes del cinetocor està evolutivament conservada. Per últim, s’ha confirmat la contribució de la proteïna F-box Ppa en l’estabilitat de CenH3CID. Ppa reconeix específicament el domini CATD de CenH3CID, induint la poliubiquitinació i posterior degradació d’aquesta variant via proteosoma. / Centromere identity and function is regulated epigenetically by the deposition of a centromere-specific histone H3 variant (CenH3). CenH3-nucleosomes act as platform for recruitment of other centromere associated proteins, such as CCAN (Constitutive centromere-associated network) components. These proteins participate in kinetochore assembly during mitosis. In Drosophila, little is known about proteins associated to CenH3-nucleosomes. Here, we have performed purification of CenH3 CID-TAP nucleosomes and subsequent analysis of their associated proteins by mass spectrometry. Among others, we identified Barrier-to-autointegration factor (BAF), a protein related with the reassembly of nuclear envelop at the end of mitosis. Our results show that dBAF binds across heterochromatin in interphase but, at mitosis, is restricted to centromeres. In addition, dBAF mediates CENP-C assembly, since overexpression of a dominant-negative dBAF-YFP form and depletion of dBAF affect centromeric CENP-C. dBAF interacts with CENP-C, as they co-immunoprecipate. In our purification, we also detected the protein encoded by the CG8289 gene. Immunolocalization experiments in SL2 cells, neuroblasts and polytene chromosomes confirm that protein encoded by the CG8289 gene is a new factor of pericentric heterochromatin. In addition, we have analyzed the contribution of the N-terminal domain of CenH3CID (N-CenH3 CID) in kinetochore assembly. Specifically, we have found that ectopic recruitment of N-CenH3CID in front of a reporter gene induces silencing of this due to recruitment of BubR1, a kinetochore protein that is a core component of the spindle attachment checkpoint (SAC). This interaction depends on a short arginine (R)-rich motif conserved within the Drosophila genus. Our results show these arginines are necessary for gene silencing, since silencing induced by N-CenH3CID is strongly impaired when R-residues are replaced by alanine or deleted. In addition, the recruitment of N-CenH3 of S. cerevisiae and humans also induce silencing of the reporter gene, indicating that despite the low degree of conservation of this domain between species, the contribution of the CenH3 recruitment of kinetochore proteins is evolutionarily conserved. Finally, we have shown that the F-box protein Ppa regulates stability of CenH3CID. PPA specifically recognizes the CATD of CenH3CID, inducing polyubiquitination and subsequent proteasome-mediated degradation of this variant.

El disseny i la producció de zimògens de ribonucleases que puguin ser específicament activats per la proteasa d’un patogen, constitueix un enginyós mecanisme per controlar la seva activitat enzimàtica i, conseqüentment, la seva citotoxicitat. En aquest treball es descriu la construcció de 12 variants de zimògens d’Onconasa® (ONC) i de ribonucleasa pancreàtica humana (HP-RNasa), activables per la proteasa del Virus de la Immunodeficiència Humana (HIV-1 PR). Els zimògens d’ONC i HP-RNasa s’activen in vitro amb la proteasa, mantenint una elevada estabilitat sobretot els zimògens d’ONC. L’augment d’activitat ribonucleolítica de la forma activada respecte el precursor, que resulta baix per les variants d’ONC, és d’unes 150 vegades per les d’HP-RNasa. Els zimògens d’ONC presenten una molt bona internalització en limfòcits-T humans, a més de no presentar, en cap dels casos, citotoxicitat en cèl·lules Jurkat en cultiu abans de l’activació. Finalment, s’ha estudiat l’estructura i dinàmica de la forma intacta d’un dels zimògens d’ONC per Ressonància Magnètica Nuclear (NMR), permetent el desenvolupament i optimització futura de nous zimògens més efectius com a agents antivirals. / Design and production of ribonuclease zymogens that could be specifically activated by proteases of pathogens, would provide an ingenious mechanism to control their activity and, consequently, their cytotoxicity. Here we report the construction of 12 variants of Onconase® (ONC) and Human Pancreatic Ribonuclease (HP-RNase) zymogens that are recognized and activated specifically by the Human Immunodeficiency Virus Protease (HIV-1 PR). ONC- and HP-RNase- zymogens are activated by the HIV-1 PR in vitro, and mantain a high conformational stability mainly in ONC variants. The increase of catalytic efficiency of the activated form compared to the precursor has been low in ONC zymogens, but 150-fold for those of HP-RNase. ONC zymogens can internalize in human T-lymphocyte Jurkat cells efficiently, and all of them do not show any cytotoxicity in this type of cells before their activation. Finally, the structure and dynamics of intact form of one of ONC zymogens has been determined by Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR). This represents a first step toward the development and optimization of more effective zymogens, as antiviral agents.

No description available.

In the present Thesis, we observed that vitrifying-warming porcine embryos had detrimental effects. Indeed, vitrification and warming were seen to reduce developmental ability and quality of in vitro produced porcine blastocysts, with increased levels of DNA fragmentation, raised levels of reactive oxygen species and alterations in the expression of pluripotency and thermal shock-related genes. This suggested that establishing effective cryopreservation methods was required. Following this, we found that embryo cryotolerance did not only depend on the cryopreservation procedures but also on the composition of the culture medium. On the other hand, beneficial effects were also obtained from exposing embryos to antioxidants. Specifically, L-ascorbic acid addition during culture and/or vitrification and warming enhanced embryo survival, redox status and thermal stress response / En aquesta tesi s’ha observat que els processos de vitrificació i escalfament sotmeten els embrions porcins produïts in vitro a situacions d’estrès. Els resultats obtinguts quant a la capacitat dels embrions a l’hora de sobreviure a la criopreservació i a la qualitat dels embrions vitrificats, amb augments en els nivells de fragmentació del DNA i en les espècies reactives d’oxigen i amb alteracions en el perfil d’expressió de gens involucrats en la pluripotencialitat i en la resposta al xoc tèrmic, suggereixen la necessitat d’incrementar l’efectivitat dels mètodes de criopreservació. S’ha determinat, a més, que la criotolerància embrionària no només depèn dels processos de criopreservació sinó també de la composició dels medis de cultiu. Finalment, s’ha observat que l’exposició dels embrions a molècules antioxidants desencadena efectes beneficiosos. Concretament, l’addició d’àcid ascòrbic en els medis de cultiu i vitrificació-escalfament millora la supervivència, l’estat d’oxidació/reducció i la resposta a l’estrès tèrmic

En la presente Tesis Doctoral se realiza un estudio acerca de la composición y origen de la zona pelúcida de ovocitos de hámster. En este estudio se demuestra la existencia de cuatro glicoproteínas en su composición (ZP1, ZP2, ZP3 y ZP4) y se describe al ovocito como lugar exclusivo de síntesis de estas glicoproteínas. Además, se inicia un estudio desde el punto de vista evolutivo de la proteína ZP4 en roedores y concretamente en la subfamilia Murinae. / In this doctoral thesis, we analyzed the origin and the composition of hamster ZP. In this study we demonstrated that the hamster zona pellucida is formed by four glycoproteins (ZP1, ZP2, ZP3 y ZP4). The results of our study suggested that the expression of this glycoproteins is exclusively restricted to the oocyte. Finally, ZP4 was analyzed by means of a phylogenetic approach in the subfamily Murinae.

Se realizaron cuatro experiencias con el fin desarrollar métodos simples y sensibles para la determinación de las proteínas de fase aguda en muestras de saliva y jugo cárnico de cerdo, y contribuir a un mayor conocimiento sus posibles usos y aplicaciones. En la primera experiencia se desarrolló y optimizó un inmunoensayo para la determinación de la haptoglobina porcina en muestras de saliva y jugo cárnico basado en la fluorometría a tiempo resuelto. En la segunda experiencia se adaptó un inmunoensayo, previamente desarrollado para la determinación de la proteína C reactiva en muestras de sangre entera porcina, para la cuantificación de los niveles de dicha proteína en muestras de saliva y jugo cárnico. La tercera experiencia se centró en estudiar la utilidad práctica de los fluoroinmunoensayos desarrollados para evaluar la respuesta de fase aguda en enfermedades producidas en condiciones de campo. Además se valoró si la saliva y el jugo cárnico podrían utilizarse como muestras alternativas al suero sanguíneo para la determinación de Hp y CRP porcina. Finalmente, la cuarta experiencia consistió en un estudio proteómico en muestras de saliva porcina. Se utilizaron técnicas electroforéticas de alta resolución para realizar la separación de las proteínas salivares en una y dos dimensiones y permitir la identificación de dichas proteínas mediante inmunoblot y espectrofotometría de masas. / The objectives of the present study were:1. To develop and validate a time resolved immunofluorometric assay (TR-IFMA) for Hp quantification in saliva and meat juice of pigs, including the study of the stability of Hp in those body fluids. A monoclonal antibody against porcine Hp was produced for this purpose allowing the development of a fast one-step assay that give results of a 95 wells plate in only 20 minutes.2. To develop and validate a TR-IFMA for CRP quantification in saliva and meat juice of pigs, including the study of the stability of CRP in those body fluids.3. To perform a clinical evaluation of the two TR-IFMAs developed in field conditions. For this purpose Hp and CRP were quantified in serum, saliva and meat juice of animals with PRRS at different ages and the results were compared in order to assess the usefulness of APP determinations in saliva and meat juice as an alternative to serum.4. To perform a preliminary evaluation of whole saliva by proteomics for possible identifications of new biomarkers of disease in pigs.

Les malalties causades per bacteris i fongs són responsables d’importants pèrdues econòmiques en cultius. Es considera que els pèptids antimicrobians, naturals i sintètics, són uns bons candidats per a ser utilitzats com a pesticides. En aquesta tesi doctoral s’ha sintetitzat una col•lecció de ciclolipopèptids derivats del pèptid antimicrobià BPC194 incorporant diverses cadenes hidrofòbiques. S'ha estudiat la introducció de modificacions com D-aminoàcids o un residu d'histidina, per tal de millorar el perfil biològic d'aquestes seqüències. Així mateix, s'han dissenyat i sintetitzat ciclolipopeptidotriazoles i pèptids conjugats derivats de BPC194. S’han identificat ciclolipopèptids i pèptids conjugats amb activitat antimicrobiana enfront patògens de plantes. Aquests resultats són la base per al desenvolupament de nous compostos antimicrobians per al tractament de malalties de plantes d’importància econòmica. / Plant diseases caused by bacteria and fungi are responsible for significant losses in agriculture, being one of the major factors limiting worldwide crop production. Natural and synthetic antimicrobial peptides are considered as promising candidates to be used as pesticides. In this thesis, a library of cyclolipopeptides derived from the antimicrobial peptide BPC194 incorporating a range of hydrophobic chains was synthesized. It was studied the introduction of different modifications, such as D-amino acids or a histidine residue, to improve the biological profile of these sequences. Moreover, cyclolipopeptides and peptide conjugates derived from BPC194 were designed and prepared. Cyclolipopeptides and peptide conjugates active against plant phatogenic bacteria and fungi were identified. These results are the basis for the development of new antimicrobial compounds to treat plant diseases of economic importance.

Recent data suggest that ghrelin exerts its orexigenic action through regulation of hypothalamic AMP-activated protein kinase pathway, leading to a decline in malonyl-CoA levels and desinhibition of carnitine palmitoyltransferase 1A (CPT1A), which increases mitochondrial fatty acid oxidation and ultimately enhances the expression of the orexigenic neuropeptides agouti-related protein (AgRP) and neuropeptide Y (NPY). However, it is unclear whether the brain-specific isoform CPT1C, which is located in the endoplasmic reticulum of neurons, may play a role in this action. Here, we demonstrate that the orexigenic action of ghrelin is totally blunted in CPT1C knockout (KO) mice, despite having the canonical ghrelin signaling pathway activated. We also demonstrate that ghrelin elicits a marked upregulation of hypothalamic C18:0 ceramide levels mediated by CPT1C. Notably, central inhibition of ceramide synthesis with myriocin negated the orexigenic action of ghrelin and normalized the levels of AgRP and NPY, as well as their key transcription factors phosphorylated cAMP-response element-binding protein and forkhead box O1. Furthermore, central treatment with ceramide induced food intake and orexigenic neuropeptides expression in CPT1C KO mice. Third, we demonstrate that ceramides act increasing the BSX expression, the transcription factor that works coordinately with pCREB and FoxO1 to increase orexigenic neuropeptides. Finally we link CPT1C and longevity as we have seen that CPT1CKO mice have reduced lifespan. Overall, these data indicate that, in addition to formerly reported mechanisms, ghrelin also induces food intake through regulation of hypothalamic CPT1C and ceramide metabolism

Aquesta tesi doctoral ha estat realitzada a la Unitat d'Histologia i Neurobiologia de la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut i és fruit de 4 anys de treball dins el camp de la plasticitat sinàptica, concretament en la pèrdua de connexions nervioses. La pèrdua de connexions nervioses és un procés que es dóna en diferents situacions de la vida dels organismes, com és per exemple l'envelliment o durant el decurs de determinades malalties neurodegeneratives. També, però, es dóna de manera fisiològica durant el desenvolupament postnatal. En aquest estudi s'intenta esclarir quin és el sistema o sistemes implicats en la pèrdua de connexions nervioses que esdevé postnatalment de manera fisiològica a les unions neuromusculars (UNM) -sinapsis existents entre una neurona motora i una cèl.lula muscular-. En nèixer, les cèl.lules musculars es troben innervades per més d'un terminal nerviós. Aquests terminals nerviosos redundants s'aniran eliminant fins a assolir l'estat de monoinnervació, situació normal a les UNM madures. En aquesta tesi s'ha intentat comprovar la hipòtesi de que la maduració de les UNM durant el procés d'eliminació sinàptica postnatal depèn de l'activació d'una cascada de proteïnes de transducció de senyal que s'inicia amb l'activació del receptor de la trombina PAR-1, present aquest al component postsinàptic (cèl.lula muscular) de la UNM, i la posterior activitat d'una Proteïna Quinasa C (PKC), concretament de la isoforma , demostrant que l'activació d'aquest sistema accelera tant el procés de desconnexió axonal com la maduració dels agrupaments d'acetilcolina postsinàptics. / This doctoral thesis has been done at the Unitat d'Histologia i Neurobiologia of the Faculty of Medicine at the Rovira i Virgili University. It is the result of 4 years working in the synaptic plasticity field, specifically in the loss of nerve connections.The loss of nerve connections is a process that occurs during the ageing of the nervous system and in certain neurodegenerative diseases. The process also takes place during postnatal development in a physiological way when a precise pattern of neural connections is established thanks to the elimination of redundant synapses. With this study we try to know which is the system or systems implied in the loss of nerve connections that occurs during the postnatal development at the neuromuscular junction (NMJ) -the synapses between a motoneuron and a skeletal muscle fiber-. Individual skeletal muscle fibers in newborn rodents are innervated at a single endplate by several motor axons, whereas in adult mammals, each muscle fiber is innervated by a single motoneuron. This drastic reduction in polyneuronal innervation is produced by an activity-dependent competitive withdrawal of supernumerary axons. The proteases have been implicated in this process. In this thesis I tested the hypothesis whether the maturation of the NMJ during the synapse elimination process results from a signal transduction cascade initiated by activation of the protease thrombin receptor PAR-1, localized in the postsynaptic membrane (skeletal muscle fiber) and a Protein Kinase C (PKC) activity, specifically by the theta PKC isoform activity. We have demonstrated that thrombin, through the activation of its receptor PAR-1 localized, at least in part, on the postsynaptic membrane and a theta PKC activity mediates the maturation of the neuromuscular junctions.

Serina/Treonina quinases a la sinapsi neuromuscular: Especialització de les isoformes de la proteïna quinasa CLes serina/treonina quinases són una família d'enzims abundants en molts tipus cel·lulars i essencials per a la transducció de senyals intracel·lulars. A la sinapsi neuromuscular, les serina/treonina quinases PKC i PKA estan implicades en mecanismes de modulació de la neurotransmissió tant en l'adult com en el desenvolupament postnatal contribuint als mecanismes de consolidació de connexions sinàptiques i també d'eliminació d'altres per a configurar els circuits neurals madurs. Conèixer els mecanismes que tenen lloc durant el procés d'eliminació sinàptica postnatal ajudarà a conèixer aquells que tenen lloc durant la pèrdua de sinapsis en malalties neurodegeneratives i en l'envelliment. En aquesta tesi es demostra la localització cel·lular a la sinapsi neuromuscular d'isoformes de la PKC i de subunitats de la PKA així com l'acoblament d'isoformes dependents de calci a la neurotransmissió en condicions de repòs i després de l'estimulació nerviosa i l'acció de la PKC  en el procés d'eliminació sinàptica. / Serine/treonine kinases at the neuromuscular junction: Specialization of the isoforms of the protein kinase CSerine/treonine kinases are an essential family of enzymes for the signal transduction in a diverse range of cell types. In the neuromuscular junction, the serine/treonine kinases PKC and PKA are involved in the control of transmitter release in the neuromuscular synapses from adult rats as well as in the postnatal development contributing to consolidate of some synaptic connections and also to eliminate some others to configure the motoneuron circuits. To know the mechanisms that occur during the process of postnatal synaptic elimination will help to know those that take place during the progressive synapse loss that occurs during ageing and in certain neurodenerative diseases. This work demonstrates the cellular localization of the isoforms of the PKC and subunits of the PKA at the neuromuscular synapse. Also, describes the cellular localization of calcium-dependent PKC isoforms associated with synaptic activity in the skeletal muscle and in the neuromuscular synapse of the adult rat under resting conditions and after stimulation. Moreover, it has been studied the action of the PKC  in the process of synaptic elimination.