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Trabajo Final (Especialización en Alimentación de Bovinos)--UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2016.

Trabajo Final (Especialización en Alimentación de Bovinos)--UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2017.

Tesis presentada para optar al Grado de Doctor en Ciencias Naturales

La actividad humana produce gran cantidad y variedad de desechos tóxicos que son volcados de diferentes modos a los compartimentos de los ecosis-temas. En general, los sistemas naturales poseen una determinada capacidad para soportar alteraciones debidas a la presencia de agentes xenobióticos mediante procesos internos de depuración. El deterioro de un ecosistema se produce cuando la cantidad de desechos introducidos superan su capacidad de recuperación. Lamentablemente, en la actualidad y durante las dos últimas décadas, los flujos de contaminantes han aumentado y se han superado ampliamente los umbrales establecidos, sin evaluar sus efectos potenciales, llegando en casos extremos a producir daños irreparables. En lo que concierne a contaminantes ambientales, son de importancia los metales pesados, debido a que se les asocia una elevada toxicidad, incluso a muy bajas concentraciones. El hombre genera una continua introducción de metales en los ecosistemas acuáticos, los que superan frecuentemente los niveles umbrales de depuración de estos sistemas naturales. En el caso particular del cromo, la presencia de cromo hexavalente en los ambientes acuáticos está estrechamente relacionada con fuentes antrópicas: oxidación industrial de minas y depósitos de cromo, combustión de combustibles fósiles, madera, papel, aleaciones, catálisis, pigmentos, preservación de la madera e industrias del acero, vidrio, cemento y tanino. En el presente trabajo de tesis se seleccionó al cromo hexavalente, obtenido por disolución de dicromato de potasio en agua de ensayo, como tóxico referencia. Si bien el cromo hexavalente no es un contaminante que constituya un problema para la sociedad actual, debido a sus propiedades fisicoquímicas y su distribución en el ambiente, presenta efectos sobre los ecosistemas acuáticos y la salud humana. Respecto a su manejo en laboratorio, el cromo hexavalente obtenido a partir de dicromato de potasio en solución acuosa, presenta ventajas para realizar bioensayos, debido a que es un patrón primario. El modelo de investigación propuesto plantea un sistema de estudio en el cual se analizará de manera general el impacto que las actividades humanas tienen sobre la biosfera. Esta relación causa-efecto se mantiene, disminuyéndose la escala del sistema hacia un subsistema de estudio, abordable y mensurable. Este subsistema posee dos integrantes: por un lado, la contaminación química de origen antrópico que se introduce como un factor de impacto en los sistemas naturales, siendo el cromo hexavalente el componente representativo; por otro lado, las larvas de las distintas especies de anuros que habitan las charcas seleccionadas, como representantes del componente de la biota, uno de los compartimentos del ecosistema acuático seleccionado, el que formaría parte de un sistema mayor, la biosfera o la naturaleza.

El estudio de la condición nutricional de las larvas de peces permite evaluar individualmente el estado fisiológico de los ejemplares y detectar así áreas de cría favorables para la supervivencia y el crecimiento larval. En el presente trabajo se emplearon técnicas morfométricas, histológicas y bioquímicas para determinar la condición nutricional de larvas de anchoíta, Engraulis anchoita, recolectadas en el mar. Los resultados obtenidos fueron complementados con los datos oceanográficos y las abundancias de diferentes componentes del plancton, tanto predadores como presas de las larvas de anchoíta. Se ha observado que los factores que determinan la distribución de las larvas de esta especie serían principalmente de naturaleza físico-química. Si bien no se encontraron diferencias significativas entre áreas, la condición nutricional fue algo mejor en las zonas caracterizadas por aguas de mezcla dentro las estructuras frontales presentes en el área de estudio. Por otra parte, la condición nutricional se vería favorecida durante las estaciones del año en las que no se observan altas densidades larvales. Probablemente las condiciones sean propicias para el crecimiento larval durante todo el año y las densidades bajas o intermedias de larvas de peces permitan a las larvas de anchoíta evitar o reducir la competencia intra e interespecífica por el alimento. Por otra parte, muy pocas larvas presentaron valores bajos de condición nutricional, esto podría indicar que E. anchoita encuentra durante todo el año en la zona estudiada las condiciones ambientales adecuadas para su supervivencia y crecimiento larval.

El objetivo general de este proyecto fue analizar las diferencias a nivel molecular entre IFABP y LFABP responsables de las amplias diferencias funcionales en el transporte de ácidos grasos. Los objetivos específicos de este trabajo fueron: la caracterización del mecanismo de transferencia colisional desde IFABP hacia membranas fosfolipídicas; la determinación de la importancia de las hélices -I de I- y LFABP en el mecanismo de transferencia de ácidos grasos hacia membranas y el análisis de la interacción física de las FABP con membranas. Se ha postulado que IFABP participa en el transporte intracelular de ácidos grasos. Asimismo se ha propuesto que la transferencia de los ácidos grasos desde IFABP hacia vesículas ocurre mediante interacciones proteína-membrana. En este trabajo, hemos analizado la participación de interacciones electrostáticas e hidrofóbicas en el mecanismo de transferencia de tipo colisional de ácidos grasos desde IFABP hacia membranas. Utilizando un ensayo de transferencia de energía de resonancia, examinamos la velocidad y mecanismo de transferencia de antroiloxi-derivados de ácidos grasos: a) desde IFABP hacia membranas fosfolipídicas de diferente composición; b) desde IFABP modificada químicamente, en la cual la acetilación de los residuos de lisina superficiales eliminó las cargas positivas superficiales; y c) en función de la fuerza iónica del medio. Los resultados muestran claramente que las cargas negativas de la superficie de las vesículas y las cargas positivas superficiales de la proteína son importantes para establecer el “complejo colisional”, durante el cual se produce la transferencia del ácido graso. En adición, cambios en la hidrofobicidad de la superficie proteica, así como también el volumen hidrofóbico de las vesículas aceptoras, también influenciaron la velocidad de la transferencia del ácido graso. De esta manera, las interacciones electrostáticas entre IFABP y membranas jugarían un rol primordial en el proceso de transferencia del ácido graso hacia membranas, y las interacciones hidrofóbicas también pueden modular las velocidades de transferencia.

Las proteínas E6 de papilomavirus humano de alto riesgo participan en la progresión tumoral, mayoritariamente por su habilidad de promover la degradación de p53. Los transcriptos de HPV muestran un patrón de procesamiento complejo, donde E6*I es el transcripto más abundante en HPV de alto riesgo, correspondiendo en secuencia de aminoácidos a los primeros 50 aminoácidos de E6. Actualmente, no hay información estructural o bioquímica de este polipéptido que contiene la mitad del primer motivo de unión a Zn de E6, debido a la dificultad de obtener una estructura compacta y monomérica en tan pequeño polipéptido. En este trabajo se muestra que E6*I de HPV16 puede plegarse en oligómeros con alto contenido de hélice-α o láminas-β a pH 7.5 y 5.0 respectivamente, en ausencia de Zn. Los oligómeros-β son altamente estables y no se ven afectados por la presencia de Zn, mientras que los oligómeros-α tienden rápidamente a agregar, evitando esto la presencia de Zn. Dos moléculas de E6*I unen una molécula de Zn, sugiriendo una coordinación tetraédrica de alta afinidad (KD < 10⁻¹² M), que resulta en un dímero de E6*I mediado por Zn con significativa estructura secundaria. Previamente se encontraron en el citosol de líneas celulares transformadas por HPV oligómeros endógenos de E6, y nosotros proponemos que las características determinantes de esta agregación se encuentran dentro de E6*I. Los efectos reportados de E6*I están asociados a la regulación negativa de la proteína E6, y la relación entre ambas especies modula la degradación de p53 y otras cascadas de señalización de apoptosis. En este trabajo, demostramos la interacción directa y específica entre las proteínas E6 y E6*I de HPV16. La abundancia en la célula de E6*I con una naturaleza “camaleón” correlaciona con la plasticidad para unir blancos celulares, y su destino está asociado a un balance entre los niveles de proteína, la disponibilidad de Zn, el potencial redox y la oligomerización. Este pequeño pero complejo polipéptido está asociado a un efecto más que a una función de un producto viral que, cuando se encuentra en altas concentraciones, puede directa o indirectamente afectar varios procesos celulares.

En la entidad funcional “interfaz proteína-ADN”, proteína y ADN se condicionan mutuamente en un proceso coevolutivo. El hecho de que múltiples reconocedores moleculares tengan que coexistir en un mismo genoma y ejercer sus funciones sin interferir con las funciones de los otros, condiciona sus requisitos de especificidad y discriminación. En términos evolutivos, se observa además que pares homólogos mantienen su función en un espectro amplio de condiciones físico químicas. Se agrega a esto la dificultad de que una vez determinada una red regulatoria hay un efecto inercial, que dificulta el modificarla cuanto mas cantidad de partes interactuantes formen la misma. En este trabajo nos proponemos estudiar las condiciones, procesos y mecanismos que determinan las posibilidades de este fenómeno. Esta tesis puede dividirse en siete etapas, cada una correspondiente con un capítulo. En el primer capítulo comenzamos por recopilar de forma sistemática información sobre las condiciones de vida de extremófilos, principalmente Archaea. En el segundo capítulo, para aquellos organismos con un genoma secuenciado y anotado, calculamos la composición de distintas regiones del genoma, evidenciando que la aparente correlación entre contenido de G+C y la temperatura óptima de crecimiento se debe a un sesgo en los datos usados históricamente. En el tercer capítulo estudiamos el contenido de información de los promotores en distintos genomas, evidenciando un desvío de lo esperable de acuerdo a la teoría molecular de la información, proponiendo posibles explicaciones para esta desviación. En el cuarto capítulo se aplica un análisis similar a la comparación de promotores de genomas nuclear y mitocondrial en los cuales hay, de manera sostenida y en un mismo organismo, una diferencia de temperatura. En el quinto capítulo se identifican y caracterizan motivos funcionales a nivel de genoma, relacionados con la regulación de un factor de transcripción involucrado en crecimiento radicular en plantas (RSL4). En el sexto capítulo, usando expresiones regulares como modelos de sitios de unión, estudiamos la coevolución de motivos en el espacio de secuencia, mostrando cómo el tama˜no del alfabeto tiene un efecto sobre el número de posiciones discriminantes óptimas y cómo los sistemas naturales tienden a optimizarse influenciadas por este parámetro. En resumen, mediante el análisis bibliográfico y el uso de herramientas bioinformáticas modernas, estudiamos el sistema “interacción proteína-ADN”, considerando restricciones biofísicas y evolutivas. Este análisis nos ha permitido reforzar hipótesis previas, así como encontrar resultados novedosos. Esta tesis ha requerido la aplicación de teoremas y el desarrollo de algoritmos, que son enunciados a modo de apéndice.

Los bambúes leñosos forman parte de la subfamilia más diversa de las Poaceae, con más de 1400 especies distribuidas alrededor del mundo. Un factor característico de la mayoría de los bambúes leñosos, y de relevante interés para los botánicos, es su proceso de floración de carácter cíclico luego de un largo periodo vegetativo que puede extenderse hasta 120 años. Estas floraciones cíclicas se presentan generalmente en forma gregaria, afectando a toda una región y son seguidos por la muerte de los individuos. La tribu Bambuseae está representada en la Argentina por 5 géneros nativos y 4 géneros introducidos. En este trabajo se presenta la descripción morfológica de las 28 entidades reconocidas en el área de estudio, pertenecientes a los géneros nativos: Chusquea Kunth, Colanthelia McClure & E. W. Smith, Guadua Kunth, Merostachys Spreng. y Rhipidocladum McClure, y a los géneros introducidos: Arundinaria Michx., Bambusa Schreb. y Phyllostachys Siebold & Zucc. Al mismo tiempo, se dan a conocer novedades sistemáticas, taxonómicas y nomenclaturales referidas a los bambúes leñosos de América austral. Estas comprenden la descripción de 2 nuevas especies para la ciencia, Chusquea egluma Guerreiro & Rúgolo y C. floribunda Guerreiro & Rúgolo, la revalidación de C. argentina Parodi, nuevos sinónimos, entre otras. Por otra parte, se describe la estructura anatómica de 11 especies andinas de bambúes leñosos que habitan en la Argentina y áreas limítrofes, considerando caracteres foliares y caulinares, epidérmicos y en transcorte, seleccionando aquellos de valor taxonómico para la elaboración de claves de identificación. Por medio de la revisión de las colecciones de los herbarios más importantes de la Argentina y del mundo, y de una extensa búsqueda bibliográfica ha sido posible reconstruir la historia de los eventos de floración masiva de las especies de bambúes leñosos que habitan en nuestro país y áreas limítrofes desde finales del siglo XIX hasta la actualidad. Sobre la base de estos datos, se estimó la duración del ciclo de vida de cada una de las especies y se constató la existencia de un cierto nivel de sincronía entre diferentes especies. Para poder evaluar la existencia de una relación entre la floración masiva de un bambú y algún factor ambiental, se procedió a comparar la ocurrencia de los eventos de floración con series anuales de datos climáticos e indicadores de factores climáticos que actúan a escala hemisférica, obteniéndose resultados novedosos. A pesar de que los registros históricos y las series de datos climáticos son fragmentarios, se encontraron indicios que señalan una tendencia que deberá ser tomada en cuenta en futuros estudios.

En la actual tesis, se presenta el análisis filogenético más exhaustivo hasta el momento de las hepáticas talosas complejas (Marchantiidae, Marchantiophyta), el grupo más basal de plantas terrestres. Con este fin, se llevaron a cabo estudios morfo-anatómicos en más 50 especies, incluyendo la totalidad de los géneros reconocidos de Marchantiidae a nivel mundial. En el mismo, se compararon y discutieron caracteres tradicionalmente empleados en la sistemática del grupo y se definieron otros nuevos. A partir de dichos resultados, se elaboró la matriz de datos morfológicos más extensa confeccionada hasta la actualidad para este grupo de plantas. La información obtenida fue analizada simultáneamente con 11 marcadores moleculares, principalmente cloroplastídicos. Los resultados sugieren que muchos de los cambios taxonómicos realizados recientemente a nivel de familia y género se basan en agrupaciones con poco apoyo. Asimismo, se hallan grupos nuevos que permiten establecer nuevas circunscripciones a nivel de género, familia y orden. Por otro lado, varios de los grupos propuestos en base a estudios exclusivamente moleculares son provistos de caracteres morfológicos diagnósticos por primera vez. La inclusión de caracteres morfológicos, adicionalmente, se mostró como un factor determinante en la mejora de la estabilidad de varios clados de hepáticas. Este estudio indica que la inclusión de caracteres morfológicos nuevos mejora la congruencia con respecto a la evidencia molecular, y desestima la práctica instaurada de descartar caracteres morfológicos en base a su homoplasia.