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Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias)--UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2011.

El cilio primario (CP) es una organela inmóvil que protruye del centro de la mayoría de las células eucariotas. Considerado por mucho tiempo una organela de tipo vestigial, recientemente se ha encontrado una relación directa entre su morfología y la patogénesis de numerosas enfermedades ahora conocidas como ciliopatías, entre las que se encuentran la retinitis pigmentosa, las poliquistosis renales autosómica dominante (PQRAD) y recesiva (PQRAR) y el síndrome de Bardet Biedl. La PQRAD en particular es causada mayoritariamente por mutaciones en los genes PKD1 y PKD2, que codifican a las Policistinas 1 y 2 (PC1 y PC2), respectivamente. La PC2 es un canal permeable al Ca2+ de la superfamilia de los TRP, que ha sido extensamente estudiado por nuestro laboratorio. Estudios previos han determinado la importancia de la localización de la PC2 en el CP de las células epiteliales renales, donde cumpliría una función sensorial todavía desconocida. La PC2 está asociada a un aumento del Ca2+ intracelular, lo que no podría ser explicado por su expresión ciliar, sino por su presencia en la membrana plasmática. Sin embargo, al presente, no hay modelos experimentales de expresión endógena de PC2 que permitan estudiar tanto su permeabilidad al Ca2+, así como los mecanismos dependientes del mismo para regular dicha función. Por lo tanto, el objetivo principal de la presente tesis consistió en estudiar los mecanismos por los cuales el Ca2+ regula la función de PC2. Los estudios de esta tesis permitieron demostrar por primera vez la función de la PC2 endógena en la membrana plasmática de las células epiteliales renales, y su regulación por cambios en el Ca2+ extracelular. Demostramos que un aumento del Ca 2+ externo incrementa la conductancia de las células epiteliales renales LLC-PK1 que usamos como modelo experimental, la que es bloqueada por silenciamiento del gen PKD2. En el desarrollo de los estudios del presente trabajo, hemos podido también demostrar por primera vez, la presencia y función reguladora del Receptor Sensor de Calcio (CaSR) sobre el canal PC2, y determinar el papel que tendría la PC2 sobre la longitud ciliar, sugiriendo un mecanismo regulador mediado por Ca2+, cuya desregulación podría ser esencial en el inicio de la PQRAD.Dada la importancia de la PC2 en la regulación de la longitud ciliar se evaluó también el efecto del transporte de Ca2+ por la PC2 en la modulación de la misma. Inhibidores de la PC2 como el Amiloride y el LiCl dieron lugar a un aumento de la longitud ciliar, mientras que el alto Ca2+externo indujo una reducción de la misma. Dada la importancia del conocimiento sobre la posible función sensorial de la actividad del canal PC2 en señalizaciones mediadas por Ca2+, hemos considerado también su función en otros modelos celulares. De amplia importancia odontológica, es la reciente demostración de la presencia de canales tipo TRP, incluida la PC2, en el odontoblasto (Ob), una célula de reconocida función sensorial.Hemos establecido técnicas de enriquecimiento y mantenimiento de odontoblastos murinos en cultivo, y hemos podido determinar la abundante expresión de PC2 en distintos aspectos celulares de los odontoblastos de rata, y la obtención de mediciones electrofisiológicas de los mismos. Nuestros estudios en este campo, si bien preliminares, permitirán determinar la presencia funcional de este canal, y su regulación por Ca2+ en el Ob, lo que abrirá una nueva ventana de exploración sobre la fisiología sensorial del dolor dental, y el papel funcional que tienen los canales de la superfamilia de los TRP, en dicha función.

El mantenimiento de la composición florística óptima, dada por la dominancia de las gramineas C3 perennes sobre las anuales, es altamente relevante en pasturas templado - húmedas. Las decisiones culturales, tales como los arreglos de siembra, las fertilizaciones y las frecuencias de defoliación, son clave para lograrlo. El objetivo de mi tesis fue analizar los mecanismos involucrados en la dinámica de las relaciones de competencia intra e interespecíficas entre los componentes de gramínea C3 perenne y anual/bianual y el efecto de diferentes frecuencias de defoliación y de la fertilización nitrogenada sobre la persistencia y la productividad de la graminea perenne. Se realizaron dos ensayos manipulativos en distintos niveles de organización y escalas temporales. En el primero, se analizaron los mecanismos morfogenéticos y estructurales involucrados en la dinámica de las relaciones de competencia entre Dactylis glomerata L. (pasto ovillo, perenne) y Bromus willdenowii Khunt (cebadilla, anual/bianual), durante el establecimiento temprano. Se establecieron cuatro combinaciones de siembra -solo cebadilla, solo pasto ovillo, y cada especie rodeada por vecinos de la otra - sin y con fertilización nitrogenada invernal. Las variables bajo estudio se registraron en tres cohortes de macollos de la planta objetivo, el principal y los aparecidos 20 y 30 días después de la fertilización. Ambas gramineas rodeadas por anuales fueron restringidas en la ocupación espacial horizontal y subterránea. Las mayores tasas de elongación foliar y la longitud total de láminas verdes y de pseudotallos indicaron una mayor jerarquía de la gramínea anual en captura de luz. Los vecinos anuales causaron disminución de la vida media foliar de los macollos más jóvenes y retrasaron la tasa de aparición de hojas en el macollo principal y en los aparecidos 20 días post-fertilización. Además, disminuyeron los números de hojas expandidas y vivas en los macollos de edad intermedia de las dos especies y redujeron la tasa de aparición de macollos, su densidad por planta y su biomasa radical. En el segundo ensayo las frecuencias de defoliación se definieron por el número de hojas presentes por macollo y por la especie guía. Las altas frecuencias de defoliación afectaron consistente y negativamente a la especie perenne. La desventaja de las defoliaciones frecuentes, habiendo o no fertilizado, se expresó en incrementos del filocrono y disminuciones en las tasas de acumulación de biomasa tanto radical como aerea y en el contenido de hidratos de carbono de reserva durante la implantación de la pastura. Se propone que los cuatro mecanismos principales de regulación del crecimiento y de la habilidad competitiva son la tasa de aparición de hojas, la tasa de elongación foliar, el número de hojas expandidas y la biomasa radical. El conocimiento de la respuesta de dichas variables ante cambios en el ambiente biótico y abiótico permitirá la toma de decisiones culturales y de manejo sobre bases objetivas.

La glicosilación de proteínas es la modificación postraduccional más abundante en las células. La biosíntesis de glicanos, a diferencia de la síntesis de ADN, se lleva a cabo de manera independiente de un templado. Los mecanismos que controlan y resguardan la fidelidad de los glicanos aún son poco conocidos. El objetivo general de esta tesis es contribuir al conocimiento de los mecanismos de regulación de glicosiltransferasas que inician la biosíntesis de glicanos de tipo O-GalNAc. La glicosilación de tipo O-GalNAc es iniciada por la familia de polipeptidil N-acetilgalactosaminil transferasas (ppGalNAc-Ts) constituída por 20 miembros, los cuales incorporan un residuo de N-acetilgalactosamina sobre residuos serina/treonina (αGalNAc-Ser/Thr) de un polipéptido aceptor. Estas glicosiltransferasas son proteínas de membrana tipo II que presentan en su porción luminal un dominio catalítico y en el extremo carboxilo terminal un dominio tipo lectina con un plegamiento característico de tipo β-trefoil. Uno de los objetivos específicos de esta tesis fue estudiar la influencia de estos dominios tipo lectina en la actividad enzimática de glicosiltransferasas que inician la glicosilación de tipo O-GalNAc. En primer lugar, se demostró que los dominios lectina de ppGalNAc-T3 y T4 (T3lec y T4lec) inhiben la actividad enzimática de las isoformas ppGalNAc-T2 y T3. Este efecto inhibitorio pudo ser corroborado in vivo utilizando la línea celular CHO ldlD. Los resultados mostraron que se trata de una interacción proteína-proteína en donde el dominio lectina de una ppGalNAc-T interacciona con el dominio catalítico de otra isoforma. A su vez, tanto T3lec como la enzima ppGalNAc-T3 (incluyendo el dominio catalítico y lectina) fueron capaces de activar la actividad de C1GalT, enzima que cataliza la incorporación de galactosa sobre αGalNAc-Ser/Thr. Esto pone de manifiesto el rol regulatorio diferencial de los dominios lectina sobre enzimas que catalizan reacciones consecutivas en esta biosíntesis de glicanos.Por otro lado, la acetilación de lisinas está emergiendo como un mecanismo de control postraduccional cada vez más frecuente que puede ocurrir en todos los compartimentos subcelulares. Múltiples glicosiltransferasas residentes en Golgi se han informado como enzimas blanco de la acetilación entre ellas las isoformas ppGalNAc-T2 y T9. Por eso, la segunda parte de esta tesis está abocada a estudiar el efecto de la acetilación de lisinas sobre las propiedades biológicas de las ppGalNAc-Ts. En particular, se focalizó en el efecto de una mutación puntual que simula acetilación en la K626 localizada en un motivo estructural conservado (QKW) del dominio lectina de ppGalNAc-T3. Esta mutación (K626Q) disminuyó la actividad catalítica de la enzima y su capacidad de interacción con glicanos de tipo O-GalNAc. En ensayos de interacción con el glicopéptido (MUC1-αGalNAc) y péptidos derivados de mucinas, la mutante incrementó su unión a los mismos en presencia de glicósidos de GlcNAc.En conclusión, ambos mecanismos de regulación estudiados en la presente tesis muestran al plegamiento β-trefoil de los dominios lectinas de ppGalNAc-Ts como estructura clave para la regulación de la glicosilación de tipo O-GalNAc dadas sus propiedades de interacción con múltiples moléculas.

La enfermedad de Chagas es causada por el parásito protozoario intracelular Trypanosoma cruzi (T. cruzi) y afecta alrededor de 10 millones de personas. Aproximadamente un 20 a 30% de los sujetos crónicamente infectados muestran la progresión a miocardiopatía, después de padecer infección asintomática durante un período de años a décadas. La miocardiopatía de la enfermedad de Chagas es la causa más frecuente de miocardiopatía infecciosa en el mundo. Las respuestas inmunes mediadas por células CD8 y células T CD4 son cruciales para el control de esta infección crónica. En el pasado, debido a la escasez de los parásitos en el corazón, prevaleció la hipótesis de que la miocarditis chagásica crónica era atribuible exclusivamente a reacción cruzada autoanticuerpos al tejido cardiaco, y que la presencia del parásito era dispensable para la inflamación y fisiopatogénesis. Esta idea, en combinación con la elevada toxicidad y la falta de estudios controlados sobre la eficacia del tratamiento, exacerbó el escepticismo sobre la conveniencia de un tratamiento antiparasitario durante la infección crónica. Este escepticismo se mantuvo hasta finales de la década de los 90. Por otra parte, las pruebas serológicas convencionales pueden mantenerse positivas durante años o incluso décadas después de tratamiento antiparasitario exitoso y los resultados de un ensayo clínico doble ciego controlado con placebo para determinar la eficacia del tratamiento benznidazol no están disponibles actualmente. En el presente trabajo hemos estudiado los mecanismos inmunoregulatorios presentes en células T de sangre periférica, específicas o no contra T. cruzi y también en el corazón de pacientes humanos infectados con este parásito. Así mismo evaluamos el impacto del tratamiento tripanocida (benznidazol) sobre, la expresión de las moléculas de inmunoregulatorias y sobre los niveles de subpoblaciones de células T (ítems 1, 2 y 3). 1) Caracterización funcional de moléculas inmunoregulatorias y producción de citoquinas por parte de linfocitos T específicos contra T. cruzi. 2) Evaluación del impacto del tratamiento con benznidazol en subpoblaciones de linfocitos T en pacientes con infección crónica. 3) Composición celular, grado de diferenciación celular y perfil funcional de las células reclutadas hacia el corazón de pacientes con miocarditis crónica de Chagas. 1) Caracterización funcional de moléculas inmunoregulatorias y producción de citoquinas por parte de linfocitos T específicos contra T. cruzi. En los individuos infectados, más del 80% de los linfocitos T específicos contra el parásito productores de IFN-γ, presenta expresión del receptor inhibitorio CTLA-4, pero no de LIR-1. Por el contrario, en los mismos sujetos los linfocitos T específicos contra antígenos de la vacuna TetaDif productores de IFN-γ, no expresan ni CTLA-4 (3%), ni LIR-1 (5%). Además demostramos que la expresión de CTLA-4 en células T específicas contra T. cruzi tiene consecuencias funcionales, debido a la activación de CTLA-4 conduce a la disminución de la producción de IFN-γ en respuesta a antígenos de parásitos. Interesantemente, detectamos expresión de CTLA-4 en linfocitos T en el corazón de pacientes con miocarditis chagásica crónica. Luego de la activación policlonal, la expresión de CTLA-4 aumenta en mayor medida en pacientes sintomáticos en comparación con la inducción de la misma en sujetos asintomáticos y no infectados (P<0,001). La expresión de este receptor inhibitorio en células T específicas contra el parásito en repetidas ocasiones durante la exposición antigénica crónica, podría resultar en el agotamiento immunológico observado en el compartimento total de células T después de 10-20 años de la infección inicial. 2) Evaluación del impacto del benznidazol en subpoblaciones de linfocitos T que se encuentran aumentadas en pecientes crónicamente infectados. La administración del fármaco tripanocida en adultos con infección crónica por T. cruzi induce una disminución temprana, duradera y significativa (5 años de seguimiento) en los niveles de linfocitos T altamente diferenciados, los cuales vuelven a niveles normales. Este cambio se observa en la mitad (7 de 14) de los individuos infectados tratados, pero en ninguno de los individuos infectados no tratados seguidos en el tiempo (0 de 12). La serología convencional acompaña a la disminución de los CD4 + LIR-1 + obtenido en los primeros tiempos después del tratamiento y, por tanto constituiría un marcador precoz subrogante de la eficacia del tratamiento. 3) Composición celular, grado de diferenciación celular y perfil funcional de las células reclutadas hacia el corazón de pacientes con miocarditis crónica de Chagas. Con el fin de caracterizar los tipos celulares presentes y su posible rol durante la miocarditis de la enfermedad de Chagas, se analizaron la composición celular (i.e. CD3, CD4, CD8, CD20, CD21, CD68, CD57), la expresión de moléculas coestimuladoras (i.e. CD27), receptores inhibitorios (i.e. HLA-G, PD-1, CTLA-4), factores de transcripción de TH1 o células T reguladoras (i.e. Tbet, FOXP3), marcadores de senescencia (i.e. CD57, CD45RA) y un marcador de ciclo celular activo (i.e. Ki67). 3a. El porcentaje de células T (CD3 + , CD4 + y CD8 + células) se encuentra incrementado significativamente en las regiones con mayor grado de inflamación (hasta 70% del total infiltrado). Por el contrario, el porcentaje de macrófagos (% CD68 + ) fue similar en regiones de alto y bajo nivel de infiltración (20% del infiltrado). Por otro lado, las células B (i.e. células CD20 + ) se observaron sólo en algunas áreas con alto grado de inflamación y en bajo porcentaje (i.e. mediana, rango; 2%, 0-13%). 3b. La mayoría de los linfocitos infiltrantes mostraron expresión de CD45RO y CD27, marcadores de células con experiencia antigénica y bajo grado de diferenciación. Por el contrario, la expresión de PD-1, CD57 y CD45RA fue muy baja o ausente en el corazón de pacientes con enfermedad de Chagas independientemente del grado de miocarditis. 3c. La expresión del factor de transcripción maestro de TH1, Tbet, se observó en una importante proporción de células durante la miocarditis chagásica. En contraste, el nivel de células T reguladoras (i.e. FOXP3 + ) mostró ser escaso. Se observaron altos niveles del células expresando el marcador del ciclo celular activo, Ki67, las cuales a su vez resultaron coexpresar CD3, pero no CD8. 3d. Mediante un análisis de estadística de dos dimensiones pudimos demostrar la infección del miocardiocito humano durante el curso natural de la infección induce un reclutamiento eficiente de linfocitos T con experiencia antigénica y bajo grado de diferenciación (i.e. CD45RO + CD57 – ). En resumen, hemos encontrado que las células T reclutadas por el corazón infectado de pacientes con Chagas miocarditis poseen bajo grado de diferenciación y un fenotipo similar al de los linfocitos T específicos contra T. cruzi en presentes en sangre periférica. Además, se observó que las células T proliferarían in situ, y que los linfocitos T con experiencia antigénica y bajo grado de diferenciación son reclutadas por los miocitos infectados de manera eficiente.

Se describe la presencia, distribución y algunas propiedades de las ADN polimerasas aisladas de linfocitos humanos de sangre perisféroca normal sin estimular y estimulados por fitoheoaglutinina. En los linfocitos no estimulados se encuentran dos ADN polimerasas citoplasmáticas que eluyen de columnas de DEAE celulosa a 0,07 M de ClNa (C IN) y a 0,13 M de ClNa (C IIN). En la fracción nuclear contiene dos actividades enzimáticas,la correspondiente a N Is que no se adsorbe a la DEAE celulosa y la N IIs que eluye de la DEAE celulosa a 0,07 M de ClNa.

La herbivoría es una de las principales amenazas para las plantas teniendo impactos negativos no solo en los sistemas naturales sino también en los agro-ecosistemas. De la coevolución con los insectos han surgido en las plantas numerosas estrategias para sortear las amenazas como barreras físicas y bioquímicas. Además, muchas plantas establecen relaciones simbióticas con microorganismos, como los hongos micorrízicos, rizobacterias y hongos endofitos, los cuales inducen los mecanismos de defensa de las plantas, o aportan mecanismos adicionales de defensa como los alcaloides producidos por los hongos endofitos en pastos. Para el caso en particular de la simbiosis pasto-endofito, no existen trabajos que exploren la posibilidad de que ambos mecanismos (los alcaloides fúngicos y los cambios inducidos por el simbionte sobre los mecanismos de resistencia de la planta) funcionen de forma conjunta frente al ataque de insectos. En esta tesis buscamos comprender la interacción entre los mecanismos de resistencia conferidos por la simbiosis con los endofitos y el sistema inmune de la planta frente al ataque de insectos herbívoros. Para ello, avanzamos en un modelo teórico que incorpora conjuntamente el impacto potencial de los endofitos sobre los mecanismos de defensa de las plantas, específicamente el de las homonas ácido salicílico y ácido jasmónico, y los compuestos tóxicos sintetizados por el hongo (i.e. alcaloides). La validación del modelo propuesto es abordada a través de dos aproximaciones. Primero, una síntesis y análisis cuantitativo de la información existente en la literatura. Segundo, las hipótesis del modelo serán puestas a prueba a través de experimentos manipulativos del estado de la simbiosis y de las hormonas, complementado con la evaluación del crecimiento y/o desarrollo de distintas especies de insectos herbívoros. Combinando experimentos fácticos con herramientas de la química ecológica, este proyecto constituye el primer esfuerzo en integrar el mecanismo de resistencia conferido por los hongos endofitos con los mecanismos de defensa de las plantas.

La superfamilia del TGFβ está formada por polipéptidos que regulan diferencialmente la división celular, en mamíferos. Dependiendo del tipo celular, el TGFβ1 puede inhibir, promover o potenciar la división celular. En monocapas confluentes y aquietadas de la línea celular Swiss 3T3, el TGFβ1 (O,5—2 ng/ml) no induce, ni inhibe la proliferación celular. Sin embargo, este factor es capaz de potenciar la proliferación inducida por la PGF2α (300 ng/ml) [Gómez de Alzaga et aL., 1994]. De las señales activadas por la PGF2α, se buscó cúales eran las más importantes en la sinergia con el TGFβ1. Se comenzó estudiando la quinasa C (PKC), a través de la retromodulación con 12-tetradecanoilforbol l3-acetato (TPA, 800 nM, 96 hs.), o Briostatina l (lOO nM, 96 hs.). En la condición de retro-modulación de la PKC, se observó que el TGFβ1 (1,0 ng/ml) era capaz de inducir la proliferación celular (50 % de células en fase S, después de 28 hs. de estimulación, y 50 % de aumento en el número de células, después de 48 hs. de estimulación), siendo ésta dependiente, tanto de la concentración del factor, como de la concentración de los compuestos que retro-modulan la PKC. En las células pretratadas con TPA, la fase G1 tiene unas 6 a 7 horas más, que en las células sin pretratar. En la primer condición, el TGFβ1 induce la expresión de la ciclina D1, y en correlación a la mayor duración de la fase G1, ocurre horas más tarde después de la estimulación (lO-12 hs.), comparado con las células sin pretratar, estimuladas con PGF2α (6-9 hs.) [Sauane et al., 2000]. Fue interesante observar, que la PGF2α, induce la expresión de la ciclina Dl, en células pretratadas con TPA, aún cuando en esta condición no es mitogénica, y a pesar que la CDK4 se halle presente. Este resultado lleva a plantear que la expresión de la ciclina Dl, no necesariamente indica que la célula se dividirá, y además que es independiente de la PKC. Con el uso del anticuerpo monoclonal anti PKCα [Leach et al., 1988], se observó que esta enzima está ausente en el momento de agregado el TGFβ1, en células pretratadas con TPA. La inhibición directa de la PKC con el inhibidor específico GF 109203X (1O μM), agregado una hora antes a células sin pretratar, no fue suficiente para permitir que el TGFβ1 indujera la mitogénesis. El GF es capaz de inhibir parcialmente la sinergia entre el TGFβ1 y la PGF2α, mientras que inhibe totalmente la sinergia entre el TGFβ1 y el OAG, en células sin pretratar. Es decir que la PKC no es suficiente, pero sí necesaria en la primer sinergia, y sí muy importante en la última. El agregado de GF por períodos prolongados, no logra retro-modular la PKC. Los receptores del TGFβ1, detectados con el uso de anticuerpos, están presentes en ambas condiciones, y la medición del transporte de glucosa, inducido por este factor, pone en evidencia que la actividad de los mismos, no se ve alterada por el pretratamiento con TPA. El agregado de ácido okadaico (5 nM), junto al TGFβ1, en células sin pretratar, induce la síntesis de ADN (lO % de células en fase S), indicando la presencia de fosfatasas de ser/thr, pero no sería el único impedimento, por el cual el TGFβ1 no es mitogénico en las células Swiss 3T3. En el estudio de las sinergias del TGFβ1 con insulina y PGE1, se observó que, en células pretratadas con TPA, PGE1 no induce la proliferación, ni potencia la inducción de esta última por el TGFβ1 solo o agregado con insulina. De estos resultados se concluye, que la PKC es necesaria para que la PGE1 potencie la sinergia entre el TGFβ1 más insulina. La falta de potenciación entre el TGFβ1 y la PGE1, podría indicar un camino de señalización en común. Inhibiendo la PKA con PKI, péptido inhibidor (l nM), y también con el uso del inhibidor H-89 (l nM), se encontró que la inhibición de esta enzima no altera la inducción de la proliferación por el TGFβ1, en células pretratadas con TPA. Con el uso del inhibidor genisteina (10 μM), se observó que las quinasas de tirosina están involucradas en la sinergia del TGFβ1 y la PGF2α, en ambas condiciones, y en la inducción de la proliferación por el TGFβ1, en células pretratadas con TPA. El uso de lovastatina (80 μM) y mevalonato (800 μM), puso en evidencia la importancia relativa de la isoprenilación de proteínas, en la sinergia entre el TGFβ1 y la PGF2α, en ambas condiciones. El TGFβ1 no activa la MAPK (ERK 1/2) en ninguna condición, ni potencia la actividad, ni la presencia de la misma, en la sinergia con la PGF2α. La actividad de esta enzima se midió, a través de la inmunoprecipitación y fosforilación de la mielina básica, y con el anticuerpo anti ERK 1/2, bifosforilado (forma activa). El TGFβ1 induce la translocación de la Smad4 (medida por inmunoflourescencia, con anticuerpo anti Smad4), en ambas condiciones, y ésta no se ve alterada en las sinergias de este factor y la PGF2α. En conclusión, el TGFβ1 induce la proliferación celular en células Swiss 3T3, que han sido pretratadas con compuestos capaces de retro-modular la PKC, es decir, primero activada y luego degradada. La inducción de la ciclina Dl, debe ocurrir por una vía alternativa a ERK l y 2. El pretratamiento con TPA lleva a las células a una fase G0 diferente de la misma fase en la que se encuentran las células confluentes y aquietadas, sin pretratar. El TGFβ1 activa las moléculas señalizantes específicas de su camino de señalización, y éstas deben interaccionar con factores de transcripción u otros compuestos, que surgen por el pretratamiento con TPA, haciendo que la fase G1 sea más larga, tiempo en el cual se sintetizan y/o modifican compuestos necesarios para inducir la proliferación celular.

Los sistemas de recomendación (RSs, del inglés Recommender Systems) se han convertido en una herramienta vital para ayudar a los usuarios a hacer frente a la enorme cantidad de información disponible en la Web. Con la aparición de la Web Social y las Redes Sociales en Línea (OSN, del inglés Online Social Networks), los RSs han permitido a los usuarios gestionar la enorme cantidad de contenido generado en los medios sociales, tales como documentos, fotos y videos. En este contexto, los RSs basados en la Red Social exploran la información disponible en la red para inferir las preferencias de los usuarios y producir sugerencias sobre diferentes ítems. Entre los problemas más sobresalientes en OSNs, sobresale el problema de sugerir personas conocidas en aquellas redes sociales basadas en amistades. Los algoritmos de recomendación de amistades utilizan el grafo que subyace a la red social para sugerir amigos, mejorando la participación de los usuarios en la plataforma y contribuyendo al crecimiento de la red. La recomendación de usuarios en OSNs se traduce generalmente a un problema de predicción de enlaces, en el cual el objetivo es inferir cuáles relaciones entre los usuarios son más propensas a ocurrir en el futuro. Computar algoritmos de predicción de enlaces en redes sociales a gran escala presenta una serie de retos en relación con la escalabilidad de las implementaciones. Muchos algoritmos de predicción de enlaces se han diseñado para ser ejecutados en una sola computadora, lo que limita el método de escalado sólo a escalado vertical, es decir, mediante la adición de más recursos al equipo donde corre el algoritmo. Este tipo de implementaciones son fáciles de desarrollar, pero difíciles de escalar debido a los costos de hardware y sus limitaciones intrínsecas. Por otro lado, distribuir el algoritmo en un conjunto de máquinas ha demostrado ser una alternativa rentable a pesar del aumento de la complejidad del desarrollo. Implementaciones complicadas, ad-hoc de algoritmos de predicción de enlaces eran comunes hasta la aparición de las bases de datos de grafos distribuidas y frameworks de procesamiento. Las bases de datos de grafos proporcionan un soporte de almacenamiento de grafos y la capacidad de realizar consultas simples, pero carecen de características avanzadas de procesamiento. Los frameworks ocultan la mayor parte de las operaciones distribuidas al usuario detrás de un modelo de procesamiento y, al mismo tiempo, fomentan buenas prácticas de procesamiento en entornos conectados por redes de computadoras. Sin embargo, la mayoría de los frameworks no integran un soporte para persistir grafos y responden a un modelo de procesamiento único, no siempre ajustado a la exigencia de diferentes tipos de algoritmos de predicción de enlaces. La presente tesis ofrece un enfoque alternativo mediante la implementación de un conjunto de mecanismos en un framework para el procesamiento de grafos a gran escala que combina el la persistencia de las bases de datos de grafos y las capacidades de procesamiento de múltiples modelos de procesamiento distribuido. El framework propuesto, llamado Graphly, integra una almacén de grafos distribuidos que permite reducir la cantidad de memoria ocupada por la representación del grafo, maximizando la cantidad de espacio disponible para los datos resultantes del procesamiento. Graphly también implementa un conjunto de modelos de procesamiento que permite a los desarrolladores elegir el modelo más adecuado en función de los requisitos del algoritmo y permite la comparación de los modelos en cuanto a su desempeño y a su aptitud para representar el algoritmo. Entre los modelos provistos, se encuentran los ampliamente conocidos Fork-Join y Pregel. Por otra parte, se propone un novedoso modelo de procesamiento llamado DPM (del inglés, Distributed Partitioned Merge), basado en la sencillez del estilo de programación Fork-Join, con las ventajas de un modelo centrado en vértices, tal como Pregel. Graphly también aborda una problemática en gran parte ignorada por los modelos de procesamiento existentes: la personalización de la asignación de tareas. De hecho, Graphly implementa un mecanismo llamado Mapping Strategies que permite a los usuarios personalizar la forma en que las tareas se asignan a los nodos de cómputo de acuerdo a las características de cada nodo. Por defecto, Graphly utiliza una estrategia de asignación basada en la ubicación que asigna tareas de acuerdo a la disposición de los datos en el almacén de grafos. Sin embargo,el uso de estrategias dinámicas basadas en métricas de memoria (por ejemplo, la memoria disponible de los nodos) puede ser crítico en situaciones donde los recursos son escasos y muy heterogéneos de nodo a nodo. Uno de los principales aportes de esta tesis es una comparación de algoritmos de predicción de enlaces, incluyendo algoritmos basados en caminatas aleatorias y algoritmos basados en rutas, para los tres modelos de procesamiento diferentes. Esta comparación arrojó luz sobre qué tan bien se ajusta cada modelo a un tipo específico de algoritmo midiendo no sólo su velocidad de recomendación, sino también sus estadísticas de uso de red y uso de memoria. La comparación experimental de modelos de procesamiento también mostró que DPM superó a Pregel y Fork- Join en términos de velocidad recomendación para la mayoría de los algoritmos, manteniendo al mismo tiempo valores aceptables de uso de red y uso de memoria.

La búsqueda de mejoras en materiales está, en gran medida, orientada a la modificación química de sus componentes o nuevas combinaciones de los mismos. Avances en técnicas de fabricación, permiten actualmente la manipulación de la estructura de material a escalas macro, micro y nanométricas, en pos de mejoras en alguna propiedad en particular. Este camino hacia una performance superior de materiales ya ha sido llevado a cabo por la naturaleza a través de años de evolución. En ella podemos ver que el foco no solo se coloca en los componentes a combinar, el cual yace en los materiales que tiene en el medio, sino también en la morfología a diferentes escalas del material en sí. En este estudio nos enfocamos en la morfología de la microestructura de materiales naturales de algunos crustáceos con buen desempeño en resistencia a la propagación de fisura. Un estudio mediante el uso de modelos computacionales detallados se desarrolló a diferentes escalas tratando de recrear las características más notorias de algunos materiales naturales. Si bien para esta investigación fueron abordados estudios de particularidades de diferentes organismos, como la coraza del abulón rojo de california, el diente de chitón y el exoesqueleto del martillo dáctilo del estomatópodo mantis marino, fue en esta última en la cual se centraron los análisis y de los cuales se presentan en esta investigación. En cada caso se trató de separar una celda unidad representativa en cada una de las escalas de estudio que representa el material y mediante el uso de herramientas computacionales utilizando el método de elementos finitos y técnicas de homogenización, fue posible determinar el funcionamiento y características mecánicas de estos materiales. Observaciones de imágenes de microscopia electrónica, permitieron dar luz a un hecho importante del material: la existencia de microfisuras observadas en las diferentes regiones indica que este tipo de material convive con el daño y trata de mitigarlo a través de mecanismos que disipan la energía. Otra observación indica Facultad de Ingeniería - UNLP 23 Isaías E. Gallana además que el crecimiento de fisura sucede paralelo a la longitud de las fibras, por lo que una microestructura con arreglo de fibras en forma helicoidal como el que la mantis presenta, favorece a la disipación. Es por ello que una interfase entre fibras que guie la fisura y a su vez eleve la disipación de energía no resulta extraña de ser utilizada por la naturaleza. La presencia de uniones rígidas en las interfases entre placas del nácar o barras de la microestructura del chitón y su fractura inicial, por ejemplo, son una característica común que actúa como uno de los primeros mecanismo de disipación de energía. La presencia de estas uniones rígidas entre fibras, es factible en la microestructura de la mantis, por lo que modelos de fractura lineal elástica conjuntamente con modelos de zonas cohesivas fueron llevados a cabo de modo de determinar la cantidad y distribución óptima de estos elementos que a su vez permiten guiar la fisura a través de la interfase. Esta investigación representa un pequeño paso hacia el entendimiento de mecanismos de disipación del daño, donde el foco no reside en impedir la ocurrencia de la fisura sino en tratar de manejarla y mitigarla mediante la dispersión de la misma.