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La enfermedad de Parkinson se caracteriza por una deficiencia de dopamina estriatal debida a la pérdida progresiva de neuronas de la substantia nigra pars compacta. La L-dopa es el antiparkinsoniano más eficaz, aun cuando luego de algunos años de tratamiento la mayoría de los pacientes presentan complicaciones motoras como las disquinesias. Éstas reducen la calidad de vida del paciente e interfieren con el beneficio terapéutico de la Ldopa. Se sabe que la exposición repetida a agonistas dopaminérgicos, la estimulación pulsátil de receptores dopaminérgicos estriatales y una severa degeneración nigroestriatal favorecen la aparición de disquinesias. Existe consenso respecto a que la aparición de disquinesias involucra profundos y persistentes cambios moleculares en el estriado. El objetivo general del presente trabajo fue examinar los mecanismos farmacológicos y moleculares que dan origen a las complicaciones motoras que se presentan durante la terapéutica sustitutiva con L-dopa en un modelo animal de la enfermedad de Parkinson. Nuestros resultados avalan la participación de los receptores dopaminérgicos D1 y sugieren la participación de la proteína Fyn en el desarrollo de disquinesias. Aunque no hemos sido capaces de reducir la severidad de las disquinesias mediante la inhibición de la vía mediada por mTOR, no podemos descartar su participación en el desarrollo y consolidación del fenómeno disquinético.

Fil:de la Vega, Gerardo José. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

En este trabajo de Tesis se analizaron las bases genéticas de la adaptación de Drosophila buzzatii al uso de los recursos, asociadas con la variación en los caracteres de historias de vida, intentándose profundizar en el conocimiento de los procesos adaptativos que afectan la distribución de la variabilidad en las poblaciones naturales. Se ha demostrado que el polimorfismo de inversión del cromosoma 2 de D. buzzatii afecta a la viabilidad(VI), el tiempo de desarrollo (TD) y el largo del tórax (LT).Además,los efectos de las inversiones sobre el TD y la VT no son independientes del tipo de cactus usado como sustrato larval. Estos efectos de interacción genotipo x ambiente podrían proporcionar las bases para la especialización y partición del recurso. Por otra parte, los efectos entre el TD y el LT sugieren la existencia de compromisos (trade-off) en la aptitud. En poblaciones naturales se observó que la diferenciación microespacial de las frecuencias de inversión entre los sitios de cria individuales (rots), es mayor que la observada a una escala temporal. El nivel principal de diferenciación es el rot individual y una parte de la divergencia en las frecuencias cromosómicas podría deberse al efecto fundador producido por la colonización de un bajo número de individuos. Las inversiones cromosómicas no presentaron un patrón de atracción diferencial entre plantas hospedadoras diferentes (Opuntia quimilo y Trichocereus terschekii).La ordenación 2J mostró en ambos hospedadores efectos direccionales positivos en longevidad balanceados por efectos negativos en viabilidad pupal, mientras que la ordenación 2ST mostró efectos opuestos. Además, los cariotipos mostraron un leve efecto diferencial sobre la viabilidad pupal y un exceso de lieterocigotas significativo en la mayoria de los rots de ambos hospedadores. Este resultado podria ser explicado por aptitud diferencial entre cariotipos. Las comparaciones de las frecuencias de diferentes loci isoenzimáticos mostraron principalmente para el locus Est-2 efectos de atracción y viabilidad diferencial entre hospedadores lo que podría sugerir para su mantenimiento la existencia de selección de hábitat dependiente de la heterogeneidad de los recursos. Estos resultados mostraron, además, que la selección que opera sobre las ordenacione cromosómicas no puede explicar los patrones de variación en las frecuencias alélicas de los loci isoenzimáticos.

La mayor parte de las variaciones de rendimiento en maíz son explicadas por cambios en el número de granos fijados. El número de granos es dependiente de la biomasa acumulada en espiga (BE) alrededor de la floración. Ambos son caracteres cuantitativos influenciados por el ambiente. La determinación de las bases genéticas de los caracteres cuantitativos resulta compleja producto de interacciones genotipo x ambiente. Los modelos ecofisiológicos son una posible solución a este problema ya que están diseñados para predecir interacciones genotipo x ambiente basándose en respuestas dinámicas de la variable en estudio. En la presente tesis se estudiaron las regiones cromosómicas (QTL) asociadas a la determinación de número de granos en maíz a nivel de planta a través de dos análisis de QTL diferentes: (i) sobre los caracteres finales per se (números de granos por planta, NGP, y biomasa acumulada en la espiga al final del período de floración, BE) y (ii) sobre parámetros específicos de un modelo ampliamente documentado que describe la respuesta del NGP y la BE al crecimiento por planta alrededor de la floración. Se detectaron QTL para NGP, BE y los parámetros del modelo que relacionan NGP y BE con el crecimiento por planta para 125 RILs de la población IBM Syn4 (B73 x Mo17) evaluadas en dos ambientes. Posteriormente se evaluaron varias de estas RILs y otras líneas de la misma población que no estaban incluidas en el análisis de QTL con el objetivo de predecir la BE y el NGP basados en la información de QTL proveniente de cada análisis. La hipótesis a testear es que realizar un análisis de QTL sobre los parámetros del modelo ecofisiológico que describe la respuesta del NGP y la BE al crecimiento por planta alrededor de la floración permitirá predecir estos rasgos de manera más robusta que usar información QTL de los caracteres per se. Todos los caracteres mostraron variaciones significativas entre RILs y ambos análisis detectaron varios QTL para todos los caracteres. Los QTL asociados a BE y NGP per se no se localizaron en las mismas regiones que los QTL detectados para los parámetros del modelo. La información del QTL de los parámetros del modelo ayudó a predecir la BE y el NGP con mayor precisión (r2= 0,13 y 0,12, p<0,001, para BE y NGP, respectivamente) que predecir BE y NGP basados en los QTL detectados para los caracteres finales per se (r2<0,01 y <0,01, p>0,10, para BE y NGP, respectivamente). Hay que destacar que la incorporación de información sobre el crecimiento de las plantas estuvo relacionada a la mejora de las predicciones en el enfoque que emplea el modelo ecofisiológico. En síntesis, se identificaron regiones cromosómicas que incluyen genes potencialmente relevantes relacionados con la determinación de NGP en maíz y se empleó un enfoque que combina la información genética con modelo ecofisiológico para predecir el NGP. La información obtenida ayudó a predecir el NGP sólo parcialmente, sugieriendo que son necesarios otros enfoques.

El rendimiento del maíz se encuentra determinado por el número y peso individual de los granos cosechados por unidad de área. Si bien el número de granos tiene más impacto sobre el rendimiento final, cambios en el peso individual de los granos (PG) impactan sobre el mismo. Existe gran variabilidad genotípica en el patrón de crecimiento de los granos de maíz de híbridos comerciales y en líneas elite de mejoramiento.El conocimiento de las bases genéticas de los procesos fisiológicos que determinan el PG es relevante para mejorar el rendimiento del cultivo. Los objetivos generales de esta tesis fueron (i) caracterizar fenotípicamente una población de RILs de maíz para características de llenado de granos, y (ii) realizar una primera aproximación a las bases genéticas que determinan el peso de grano en una población de RILs de maíz. Se realizó un análisis de QTL sobre una población de 245RILs de maíz de la población IBM Syn4 (B73 x Mo17) que mostró grandes diferencias genotípicas en PG (p<0,001) en dos ambientes. La variabilidad en PG estuvo positivamente asociada a variaciones en tasa de llenado (TLL) y duración de llenado (DLL). Un total de 10 QTL conjuntos fueron detectados, mostrando generalmente efectos menores y no consistentes a través de los dos ambientes evaluados. La TLL y DLL no mostraron QTL en común, sugiriendo un control genético independiente. A través de información de uno de los dos padres de la población de RILsy los intervalos de confianza de los principales QTL se presentan posibles genes candidatos para futuras disecciones. También se evaluó la correlación entre líneas parentales e híbridos derivados para caracteres de llenado de grano. Tanto la heterosis como la correlación entre el valor medio de las líneas parentales y los híbridos derivados fueron significativas para todos los caracteres de llenado evaluados. Estos resultados confirman que el estudio de caracteres de llenado de grano en líneas endocriadas genera información valiosa para sus híbridos derivados. Los resultados obtenidos en esta tesis muestran la relación entre las bases genéticas del crecimiento del grano de maíz y sus mecanismos fisiológicos. Los resultados observados en líneas endocriadas son relevantes para estimar el comportamiento de sus híbridos derivados gracias a la alta correlación que se encontró en el desempeño entre ambos.

Comprender el origen y la evolución del cerebro humano es uno de los desafíos más sobresalientes que enfrenta la ciencia. Los cambios genéticos que llevaron a la adquisición de las capacidades distintivas del cerebro humano están codificados en nuestro genoma. La disponibilidad de más de cincuenta genomas de vertebrados permite hoy reconstruir nuestra historia evolutiva. Nuestra hipótesis es que la adquisición de nuevos patrones de expresión de genes relacionados con el desarrollo y la función cerebral en el linaje humano, habría sido crítica para la evolución de las capacidades cognitivas excepcionales de nuestro cerebro. Haciendo uso de bases de datos públicas de secuencias no codificantes conservadas con evidencia de evolución acelerada en el linaje humano (denominados HAEs por human accelerated elements), se encontró que el factor de transcripción neuronal PAS domain-containing protein 3 (NPAS3) contiene 14 HAEs, el mayor número de HAEs para un solo gen en todo el genoma humano. Usando un ensayo de expresión en peces cebra transgénicos se demostró que 11 de los 14 HAEs son capaces de activar la expresión de la proteína reportera EGFP durante el desarrollo embrionario, particularmente en el sistema nervioso. Además, utilizando ratones transgénicos, se realizó un análisis comparativo estudiando los patrones de expresión de uno de los HAEs de NPAS3 y secuencias ortólogas de chimpancé y ratón. El enhancer humano muestra una extensión del patrón de expresión en el telencéfalo. Este cambio humano específico pudo haber contribuido con la evolución de alguna de las características de nuestro cerebro.

La luz es uno de los principales factores ambientales que regulan el crecimiento y desarrollo de las plantas. A lo largo de su ciclo de vida, desde la germinación hasta la floración, las plantas monitorean la intensidad, la longitud de onda, la dirección y la duración de la luz y utilizan la información del ambiente lumínico para optimizar su desarrollo. La percepción de las señales lumínicas está mediada por fotorreceptores específicos como los fitocromos, del rojo al rojo lejano. En Arabidopsis thaliana, existen 5 fitocromos diferentes (PHYA, PHYB, PHYC, PHYD y PHYE). La percepción de los cambios en el ambiente lumínicos asociados a la presencia de plantas vecinas acelera el crecimiento de los tallos, la floración e induce la hiponastia. Conjuntamente estos cambios en el desarrollo se denominan síndrome de escape al sombreado y están mediados principalmente por el PHYB. Este trabajo aporta nuevos elementos para comprender los mecanismos implicados en la transducción de las señales lumínicas en plantas a través de la identificación de nuevos componentes involucrados en la vía de señalización del fitocromo B. En esta tesis se aisló y caracterizó al mutante csa1 (del inglés constitutive shade avoidance) por presentar el síndrome de escape al sombreado aún creciendo en condiciones no inductivas. csa1 posee una inserción de T-DNA en el segundo exón de un gen TIR-NBS-LRR (del inglés Toll/Interleukin1 receptor-nucleotide binding site-leucinerich repeat), generando así una proteína truncada que interfiere en la señalización de otras proteínas con dominios TIR. Hasta el momento las proteínas TIR-NBS-LRR habían sido implicadas únicamente en las respuestas de defensa en plantas; nuestros resultados indican que además estarían involucradas en la modulación de la vía de señalización del fitocromo B a través de la regulación de la expresión de PIF3. Además, detectamos que los niveles de expresión de los genes PIF3 y PIF4 (dos genes involucrados en las respuestas ftomorfogénicas) varían luego de la infección con Pseudomonas syringae. Finalmente, los resultados de estas tesis muestran que el mutante eds4 aislado originalmente por ser hipersensible a la infección con bacterias, está afectado en las vías de transducción de las señales lumínicas. En conjunto, los resultados de este trabajo constituyen el primer paso para comprender los mecanismos moleculares implicados en la interacción o cross-talk entre las vías de señalización que conducen a las respuestas foromorfogénicas y las que regulan las respuestas de resistencia frente al ataque de los patógenos.

Virus patogénicos como Adenovirus, Papilomavirus y Poliomavirus poseen proteínas capaces de interactuar con el supresor de tumores Retinoblastoma (pRb), controlador central del ciclo celular eucariótico. Dichas interacciones se establecen en sitios utilizados por pRb para unir blancos endógenos como el surco A/B donde se une el factor de transcripción E2F y el surco LxCxE donde se unen proteínas que poseen el motivo LxCxE. Estos virus hacen mímica de motivos lineales de interacción altamente conservados, y generalmente presentes en regiones intrínsecamente desordenadas, para interferir efectivamente con la red celular y tomar el control de la célula huésped conduciendo en algunos casos a transformación celular y oncogénesis. La oncoproteína viral E1A del Adenovirus (AdE1A) es una proteína intrínsecamente desordenada (IDP) y se une a pRb a través de dos motivos lineales necesarios para desplazar a E2F, el motivo E2F y el motivo LxCxE , que se encuentran separados por una región de 70 residuos o “ linker ”. En este trabajo, sugerimos que ciertas características de esta proteína desempeñan un papel esencial en los mecanismos de desregulación de pRb. Dado el limitado conocimiento mecanístico y estructural de alta resolución con respecto a AdE1A, su interacción con pRb y la contribución de la región “ linker ” en esta interacción, nos propusimos caracterizarlos para revelar información que servirá para comprender mejor las interacciones virus-hospedador. En primer lugar, desarrollamos un protocolo de expresión recombinante de AdE1A y mutantes individuales de motivos, con rendimientos de 9 mg/L y pureza superior al 95%. Experimentos biofísicos evidenciaron que AdE1A es un monómero intrínsecamente desordenado con radio hidrodinámico extendido y migración anómala en gel. En segundo lugar, ensayos de interacción muestran que AdE1A se une a pRb con estequiometría 1:1 y una muy alta afinidad ( K D = 24 pM). Aunque los sitios individuales unen a pRb con menor afinidad (≈ K D = 110nM) que la E2F celular ( K D = 1 nM), el modelado del sistema como un arreglo de dos motivos unidos por un “ linker ” de longitud óptima y altamente flexible permite explicar la potenciación de su afinidad global y la efectividad de la proteína AdE1A en el desplazamiento de E2F. En tercer lugar, estudios estructurales de RMN permitieron la asignación completa de la cadena carbonada de AdE1A y su caracterización a nivel de estructura secundaria y propensiones conformacionales evidenciaron su naturaleza desordenada y flexible. AdE1A se une a pRb a través de dos sitios independientes conformados por residuos centrales de los motivos E2F y LxCxE modulados por residuos flanqueantes con función complementaria, más interacciones débiles en la región “ linker ”. El análisis de la región “ linker ”, sugiere que existe un fino balance entre repulsión de cargas y contactos hidrofóbicos débiles con pRb en regiones de interacción secundarias, las cuáles se encuentran altamente conservadas a nivel evolutivo y que contribuirían a su capacidad de interacción con múltiples blancos celulares. Los resultados del presente trabajo contribuyen a comprender las bases moleculares de las interacciones entre proteínas de virus y hospedador y los mecanismos mediante los cuales los virus toman control de la célula huésped, lo cual allana el camino para el desarrollo de estrategias terapéuticas contra el cáncer de etiología viral.

El trigo pan es uno de los cultivos de granos más importantes del mundo. Uno de losprincipales objetivos del mejoramiento genético a nivel mundial es el aumento delrendimiento en grano. El rendimiento es un carácter complejo, controlado por unelevado número de genes, con alta influencia ambiental e interacción genotipo porambiente. Sumado a esto, el trigo es una especie alohexaploide de origen muyreciente (~8000 años) y por esto, las relaciones entre genes homeólogos soncomplejas. Por lo tanto, el desafío de continuar mejorando sostenidamente elrendimiento requiere de la identificación de caracteres asociados al rendimiento defácil medición y del trabajo interdisciplinario (ecofisiología, mejoramiento genéticotradicional, genética molecular, bioinformática, estadística, entre otras).En este sentido, el objetivo del proyecto fue identificar regiones genómicas asociadasa la fertilidad de espiga (FE), un carácter de fácil medición a madurez, que estáfuertemente asociado al número de granos por superficie, el principal determinantedel rendimiento en trigo pan. Para esto, se utilizó una población de 146 líneasendocriadas recombinantes (RIL) derivadas del cruzamiento entre Baguette 10(madre de alta FE) y Klein Chajá (padre de baja FE). Se realizaron tres ensayos acampo, durante los ciclos agrícolas 2013, 2014 y 2015, para determinar la FE, comoasí también el rendimiento y sus componentes para cada una de las líneas y susparentales, además de otros caracteres de interés agronómico. Se analizó lacorrelación genética entre caracteres medidos y se estimaron los componentes devarianza de los mismos para calcular su heredabilidad en sentido estricto. Un grupode 126 RIL fue genotipificado con un ?chip? comercial (Axiom® 35K SNP WheatBreeder‟s Array, Affimetrix). Se construyó un mapa de ligamiento con 857 marcadoresSNP en 80 RIL, y se realizó un mapeo de QTL para los caracteres medidos a campo. xiiiLa distribución de frecuencia de la FE para la población mostró una formaacampanada para los tres años de evaluación fenotípica, y segregación transgresivahacia ambos lados de la distribución. La heredabilidad en sentido estricto del carácterfue de 0,84, con sólo un 11% de varianza total debida a la interacción genotipo xambiente. La FE estuvo positivamente asociada al número de granos por unidad desuperficie (r=0,48) mientras que estuvo negativamente asociada al peso de mil granos(r=-0,49). El rendimiento estuvo asociado al número de granos por superficie,mientras que no presentó asociación con el peso de mil granos.Se encontraron cuatro regiones genómicas (QTL) asociadas a la FE, en loscromosomas 1B, 2D, 5B y 7A. En total, estas regiones explicaron un 26% de lavariación total en FE, no hubo interacción QTL por año y no hubo ninguna interacciónentre QTL (p>0,05). Se desarrollaron marcadores homeólogo-específicos y aleloespecíficospara cada uno de los marcadores contenidos en el intervalo de confianzade cada uno de los QTL. Cinco de los seis marcadores desarrollados para el QTL delcromosoma 2D fueron probados en un grupo de individuos de la poblacióngenotipificada, pero no fue posible amplificar el polimorfismo correspondiente demanera consistente. Debido al amplio intervalo de mapa de las regiones genómicasque mostraron asociación con la FE, no fue posible avanzar en la búsqueda de genescandidatos para el carácter. No obstante, los resultados del presente trabajoconstituyen un avance significativo en el establecimiento de las bases genéticomolecularesde la fertilidad de la espiga, escasamente conocidos hasta el momento.

Tesis para obtener el grado de Doctora en Ciencias Agrarias, presentada en la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Mar del Plata, en marzo de 2018.