Catálogo de publicaciones

The Bacteria: A Treatise on Structure and Function, Volume II: Metabolism deals with the gross metabolism of microorganisms in energy liberating reactions and pathways. The book investigates energy-yielding metabolism in bacteria; fermentation; terminal oxidation and its cyclic mechanisms; electron transport; and bacterial photosynthesis and luminescence.
This volume is organized into 11 chapters and begins with a discussion of problems of energy metabolism that apply to all cells and unicellular organisms. The book also explains the biologically available energy released by glycolysis, oxidation, and light to chemical bond transformation and its quantitative relationships to whole cell requirements. The reader is then introduced to the fermentation of carbohydrates and related compounds, particularly the pathways of carbon and the role of hydrogen acceptors in fermentation, along with the decomposition of nitrogenous compounds such as amino acids, purines, and pyrimidines. The remaining chapters focus on the cyclic mechanisms for the synthesis of cellular components and for the yield of energy by oxidation. The breakdown of high molecular weight substances such as polysaccharides and bacterial cell walls is also explained. The chapters discuss as well the mechanisms of electron transport in microbes. The book concludes by exploring the physiological aspects of bacterial luminescence as well as the taxonomy and evolution of luminous bacteria.
This book is a valuable resource for biochemists, microbiologists, bacteriologists, investigators, and students interested in the metabolic processes affecting bacteria.

The Physiology of Crustacea, Volume I: Metabolism and Growth deals with the physiological aspects of metabolism and growth in hundreds of species and higher taxa of Crustacea. The book explores processes related to the morphology and development of crustaceans, from blood chemistry to feeding and nutrition, digestion, excretion, molting, autotomy, and regeneration.
This volume is organized into 17 chapters and begins with an overview of crustacean biology and systematics as well as ontogeny and phylogeny. The book then discusses the metabolic requirements of crustacean respiration, the mechanisms of gas exchange, and respiratory transport. The next chapters focus on the biochemistry of animal pigments such as hemoglobin and melanin and the crustacean blood chemistry, blood flow, heart function, feeding mechanisms, and vitamin contents. The book also discusses the digestive system of crustaceans, along with osmotic and ionic regulation; the excretory system; the link between ecology and metabolism; and sex differentiation in Crustacea.
This book is written primarily for biologists, physiologists, and zoologists, as well as advanced students and research workers who are interested in problems of comparative physiology.

Los lípidos en el núcleo, al igual que en el resto de la célula, son moléculas muy versátiles que poseen un activo metabolismo e importantes funciones biológicas que abarcan roles estructurales, energéticos, y en la regulación celular, en procesos de señalización actuando como segundos mensajeros. Los lípidos nucleares se encuentran en dos localizaciones muy contrastantes, la envoltura nuclear, más fluida que el interior nuclear y compuesta de glicerofosfolípidos (GPL), esfingolípidos (SL) y colesterol (C); y dentro del núcleo, en las Gotas Lipídicas Nucleares (nLD), donde se encuentran concentrados todos los triacilglicéridos (TAG) y éster de colesterol (CE) nucleares, organizados en un core hidrofóbico rodeado de una monocapa de lípidos polares (LP), C y proteínas asociadas. El objetivo de este trabajo fue dilucidar el metabolismo y las funciones biológicas de los lípidos nucleares. Determinar la proteómica y la topología de los dominios lipídicos nucleares. Se utilizó como modelo experimental el cultivo primario de hepatocitos de rata y las células HepG2, y se evaluó a las nLD en forma comparativa con las Gotas Lipídicas Citosólicas (cLD) en una misma célula. Se aislaron nLD y cLD por sedimentación en gradiente de sacarosa. Se cuantificaron parámetros morfológicos de nLD y cLD a partir de imágenes de microscopía de fluorescencia mediante el software Image-Pro plus. Se utilizó como estímulo externo del metabolismo lipídico y de las LD, al ácido oleico (AO) en distintos protocolos experimentales. La composición lipídica se determinó mediante análisis bioquímicos tradicionales. Se diseñó una importante herramienta metodológica para abordar el estudio de proteómica de las nLD mediante la técnica de GeLC-MS. La muestra de nLD debió ser previamente concetrada y fue necesario eliminar los interferentes presentes, ya que las nLD constituyen una muestra compleja con baja cantidad de proteínas, y están formadas por lípidos neutros, que son moléculas hidrofóbicas que dificultan su análisis. Algunas de las proteínas identificadas en el subproteoma de las nLD ya habían sido descriptas en asociación a las cLD, y otras fueron descriptas por primera vez en el núcleo celular. Dentro de las proteínas descriptas, algunas poseen funciones estructurales, enzimáticas, otras constituyen factores de transcripción y marcadores de cáncer. Se identificaron dos proteínas asociadas al metabolismo lipídico, Ces1d (Carboxilesterasa 1d) y ECHP (peroxisomal bifunctional enzyme), involucradas en los procesos de lipólisis y de β-oxidación lipídica, respectivamente, que no habían sido descriptas hasta el momento en el núcleo celular. Teniendo en cuenta que Ces1d aun no ha sido cristalizada, se realizó un estudio in silico, y se predijo su estructura 3-D utilizando como molde su ortólogo humano CES1. El 95% de los residuos de Ces1d fueron modelados con más de un 90% de confianza. Mediante el alineamiento de secuencias, fue posible predecir además, la posición de potenciales sitios de interés asociados a la función, localización y estructura de Ces1d. En este trabajo se demostró que las nLD constituyen un dominio nuclear dinámico cuyas características morfológicas y composición responden en forma reversible a estímulos externos, como el ácido oleico. Estos resultados implican que las nLD estarían participando activamente en procesos que se desarrollan dentro del núcleo. En particular, se demostró que las células frente al estímulo externo de AO responden activando las rutas anabólicas que determinan un aumento en el número y tamaño de las LD en las poblaciones de cLD y nLD, a través de mecanismos de incorporación de lípidos neutros sintetizados de novo y de fusión de gotas existentes de menor tamaño. El fenotipo anabólico desencadenado por el AO se revierte al eliminar el estímulo del medio y se activan entonces, los procesos catabólicos de la célula que involucran un mecanismo de fisión de gotas grandes en gotas de menor tamaño. Estos procesos catabólicos incluirían la lipólisis y posterior oxidación de los lípidos neutros (LN) de las LD que disminuirían de tamaño por reducción de sus componentes y se iniciarían con la translocación de la Ces1d desde el citosol y la matriz nuclear hacia las cLD y nLD, respectivamente. La Ces1d presente en las nLD y las cLD, posee un activo rol en este proceso, hidrolizando TAG y CE. Los ácidos grasos (FA) liberados de la hidrólisis de los lípidos de las nLD por acción de la Ces1d, se unirían a la L-FABP (liver fatty acid binding protein) en la matriz nuclear, y translocarían a sitios de β-oxidación nuclear y/o citosólicos, y finalmente serían oxidados. Así mismo, los FA liberados en la matriz nuclear podrían unirse como ligandos, a factores de transcripción nucleares y participar en la regulación de estos mismos procesos. Las nLD no serían estructuras inmóviles nucleares sino que podrían desplazarse utilizando actina y miosina, actuando así como un sistema de delivery y de recepción de lípidos y de proteínas dentro del núcleo. A partir de los resultados de este trabajo, las nLD deben ser consideradas como un importante dominio nuclear a tener en cuenta, ya que seguramente están participando en muchos de los eventos que se desarrollan en el núcleo, además de los directamente relacionados con la homeostasis lipídica, tanto en condiciones normales como patológicas.

Queda claro que los efectos de la insulina son tan complejos, inter-relacionados y diversos que es muy difícil explicar el cambio final observado en nuestros pacientes DM2 tras la administración de la hormona. Esto se agrava por la falta de estudios previos de este tipo de problemática desde una perspectiva mecanística. Por un lado la hormona podría ejercer efectos pro-aterogénicos, pero por otro sus actividades directa o indirectamente anti-aterogénicas se hacen prevalentes y el resultado final resulta ser protectivo. Esta conclusión debe ser necesariamente acompañada de una consideración especial sobre el nivel de hiperinsulinismo y resistencia periférica a la hormona que exhiba el paciente. La suplementación estaría indicada cuando el nivel de insulina circulante no es excesivo o en términos mas sencillos cuando los marcadores convencionales superen ciertos valores de referencia que aún no han sido investigados (por ejemplo Hb A1c ≥ 7%). De modo que se requieren estudios más exhaustivos y con un mayor n para decidir cual sería la línea de corte y la condición de hiper-insulinismo que desacosejarían su implementación. En general, podemos decir que la administración de insulina en combinación con hipoglucemiantes orales modifica significativamente y de manera beneficiosa a todos los biomarcadores de inflamación, y a la mayoría de los marcadores de riesgo aterogénico y disfunción endotelial. Estos efectos son independientes del tipo de insulina administrada, pero correlacionan con otras variables sustentando la idea de obtener un beneficio tras su administración. Existe una clara dependencia entre el deterioro evaluado por cualquiera de los marcadores y el tiempo de evolución clínica, y una compleja inter-relación entre ellos que se ve mejorada por efecto de la hormona siempre y cuando se considere exceptuar a los pacientes con muy significativa hiperinsulinemia. Los resultados apoyan la implementación de una terapia combinada de hipoglucemiantes orales e insulina como una mejor opción para disminuir las complicaciones de la DM2, siempre que se tomen los recaudos pertinentes para evitar el riesgo de hipoglucemia (sobre todo en pacientes susceptibles). Asimismo, podría favorecer una mayor expectativa funcional de las células beta que de este modo no se verían tempranamente agotadas para acometer con la demanda creciente de insulina a nivel periférico. Se justificaría ampliar este tipo de investigaciones longitudinales a grandes poblaciones de pacientes DM2 cuidadosamente seleccionadas a fin de rectificar o ratificar estos hallazgos como generadores de hipótesis de trabajo, las cuales conducirían finalmente a una descripción mecanística clara sobre los eventos sobre los cuales se sustentan. Tras la dilucidación de estas cuestiones podría ser posible entonces admitir su inclusión como un protocolo o una recomendación farmacológica sentada sobre bases mucho más convincentes.

La escasez de nutrientes es probablemente la condición de crecimiento más parecida al hábitat natural de los rizobios en el suelo. Por lo tanto, estos microorganismos deben estar habituados a sobrevivir en entornos con condiciones fluctuantes de “hambre y abundancia” y a los diferentes estreses ambientales que soportan. Durante estas modificaciones, las bacterias regulan sus actividades metabólicas para dar lugar a un fenotipo de adaptación al entorno desfavorable. En este sentido, se sabe que las condiciones óptimas de infección de las raíces de soja y formación de los nódulos que permiten la FBN se observan cuando la relación C/N es alta en la rizósfera. Nuestro grupo de investigación ha observado que los rizobios cultivados bajo escasez de la fuente de N son más persistentes, infectivos y competitivos. Estos resultados nos llevaron a pensar que esta condición de cultivo podría utilizarse con ventaja en la elaboración de inoculantes más efectivos para soja. El estado de limitación de N probablemente se asemeje más a las condiciones en las que se encuentran los rizobios en el suelo, a diferencia de las bacterias del inoculante que se elaboran cultivando los rizobios en medios ricos. Con todas estas premisas, podría plantearse la alternativa de preparar inoculantes en medios de alta relación C/N, para lo cual es necesario conocer cómo ésta relación C/N modifica el metabolismo general de los rizobios para luego encarar un diseño racional de inoculantes con alta eficiencia simbiótica. Por lo tanto, nuestra hipótesis de trabajo consiste en que es posible mantener estas buenas propiedades simbióticas, alcanzadas en la situación de escasez de N, estudiando cómo los reguladores más importantes involucrados en el metabolismo de N en B. diazoefficiens se expresan y controlan otros genes para adaptarse a esta situación particular, tanto en vida libre como en simbiosis. Para ello, es necesario conocer cómo funcionan los mecanismos de regulación del N en este rizobio (NSR) y su influencia en la FBN. Es interesante señalar que al momento en que se inició este trabajo de Tesis Doctoral contábamos con muy poca información sobre las principales proteínas involucradas en la cascada de respuesta al estrés por N y en la asimilación de NH4+ en B. diazoefficiens. Las últimas publicaciones se remontaban a los años 1987/1988 y se basaban en el estudio de la expresión de los genes glnA y glnII, que codifican las glutamino sintetasas, cuyas secuencias se habían encontrado por homología con otros microorganismos previamente descriptos como E. coli (Carlson et al., 1987; Martin et al., 1988). En cuanto a las proteínas de señalización PII, Martin y col. (1989) pudieron describir la presencia del gen glnB y la regulación de la expresión del mismo a partir de dos promotores en tándem. Sin embargo, la caracterización funcional de GlnB continuaba siendo una incógnita ya que la deleción de dicho gen no fue posible con las técnicas de la época. Incluso, nada se conocía de la presencia del gen glnK en B. diazoefficiens hasta la secuenciación de su genoma (Kaneko et al., 2002). Dada la relevancia de aumentar el rendimiento del cultivo de soja en forma sustentable, en este trabajo de Tesis Doctoral se plantea profundizar el conocimiento sobre cómo los sistemas regulatorios se activan para adaptarse a la escasez de N en B. diazoefficiens tanto en vida libre como en simbiosis, así como también proponemos profundizar en la regulación global del metabolismo de N en estas bacterias ya que parece ser un factor clave para una simbiosis exitosa. Objetivos de este trabajo de Tesis Doctoral Objetivo General: En este trabajo de Tesis nos planteamos como objetivo principal caracterizar la cascada regulatoria del metabolismo de N en B. diazoefficiens, tanto en vida libre como en simbiosis con plantas de soja, y comprender y estudiar en qué condiciones metabólicas se activa la respuesta al estrés por N en este rizobio. Asimismo, es nuestro objetivo a fututo establecer, con los conocimientos ganados, condiciones de cultivo favorables para el desarrollo de formulaciones de inoculantes para soja con mayor eficiencia simbiótica. Objetivos específicos: 1- Evaluar la fisiología del crecimiento de B. diazoefficiens en medios definidos desarrollados para generar condiciones de exceso o limitación de N. 2- Obtener, mediante mutagénesis dirigida, cepas mutantes en las proteínas de señalización PII: GlnB, GlnK1 y GlnK2, involucradas en la regulación del metabolismo del N en B. diazoefficiens, y estudiar el entorno génico de cada una de ellas, así como también las características de sus secuencias proteicas mediante análisis in sílico. 3- Analizar la posible función de las diversas copias de la enzima glutamino sintetasa GS, realizando un análisis comparativo de sus secuencias a partir de herramientas bioinformáticas, así como también obteniendo cepas mutantes en los genes glnA1, glnA2, glnA3 y glnII. 4- Caracterizar fenotípicamente los distintos mutantes obtenidos en B. diazoefficiens con el fin de evaluar el posible rol de cada una de las proteínas mutadas en la regulación del metabolismo de N en este rizobio en vida libre. 5- Evaluar los mutantes obtenidos en relación a su interacción simbiótica con las plantas de soja.

El corazón, para poder suplir la demanda metabólica y contráctil, depende de las concentraciones de O2 y ATP. Las mitocondrias son las organelas encargadas de producir ATP y son los sitios subcelulares más activos en cuanto a la producción de especies reactivas derivadas del oxígeno (O2- y H2O2) y del nitrógeno (NO y ONOO-). Por lo cual, alteraciones en su función pueden llevar a la disfunción bioenergética del corazón y falla cardiaca. El complejo I es el primer complejo multienzimático de la cadena respiratoria, con un papel central en la producción de energía celular, siendo, a su vez, uno de los sitios de generación de O2-. El NO es generado por la óxido nítrico sintasa mitocondrial (mtNOS), localizada en la membrana interna mitocondrial, cuya actividad y/o expresión es regulada en situaciones fisiológicas, patológicas y farmacológicas. El NO modula la función y el metabolismo energético ya que inhibe la actividad de citocromo oxidasa y la transferencia de electrones entre los citocromos b y c, impactando, de esta forma, en las concentraciones en estado estacionario del propio NO y de otras especies reactivas, tales como O2-, H2O2 y ONOO-.La hipótesis de trabajo sostiene que la mtNOS interacciona física y funcionalmente con subunidades del complejo I mitocondrial, explicando otro de los mecanismos reguladores del NO sobre la cadena respiratoria en situaciones fisiológicas, y la disfunción del complejo I asociada a cambios en la producción mitocondrial de NO, observada en situaciones fisiopatológicas.El objetivo fue estudiar la relación funcional entre el complejo I y la mtNOS, en situaciones fisiológicas y patológicas, desde un aspecto bioenergético y haciendo hincapié en el metabolismo de especies reactivas del oxígeno y del nitrógeno, en mitocondrias de corazón. Se abordó el estudio desde un punto de vista fisiológico (capítulo I) y a través de dos modelos experimentales, que simulan situaciones fisiopatológicas de estrés oxidativo: atontamiento miocárdico (capítulo II) y diabetes (capítulo III).En el capítulo I se analizó la interacción funcional entre la mtNOS y las proteínas del complejo I utilizando partículas fosforilantes invertidas (ETPH). Se observó que dichas partículas producen NO, utilizando tanto los electrones cedidos por el sustrato fisiológico de las NOS, el NADPH, como los electrones provenientes de la cadena respiratoria funcionando en condiciones de flujo reverso. Tanto la actividad NAD+ reductasa como la producción de NO en condiciones de flujo reverso, se inhibieron por el agregado de rotenona. Adicionalmente, la actividad de mtNOS fue detectada en la fracción mitocondrial enriquecida en complejo I, la cual fue reconocida por anticuerpos anti-nNOS. Estos resultados avalan que la mtNOS y proteínas del complejo I estarían contiguas, interaccionando funcionalmente, permitiendo a la mtNOS aceptar electrones provenientes de la cadena respiratoria para su actividad enzimática.En el capítulo II se estudió la funcionalidad mitocondrial en un modelo de atontamiento miocárdico. La disfunción ventricular se acompañó de disfunción mitocondrial, caracterizada por disminución del consumo de O2 en estado 3 sustentado por malato-glutamato y de las actividades de complejo I y de mtNOS; y por aumento en la generación de H2O2, en la oxidación a proteínas y lípidos y en la nitración de tirosinas. Los cambios en la función mitocondrial son compatibles con los descriptos para el ?síndrome del complejo I?, situación previamente observada en mitocondrias de áreas cerebrales en enfermedades neurodegenerativas. Cabe mencionar que la actividad del complejo I y las actividades bioquímica y funcional de mtNOS disminuyeron en forma conjunta y progresiva, alcanzando un máximo de reducción a los 30 min de reperfusión. Estos resultados refuerzan la idea de la interacción estructural y funcional entre el complejo I y la mtNOS, así como de la co-localización en la producción de O2- y NO, generando ONOO-, llevando a modificaciones reversibles o irreversibles de dicho complejo. Por otro lado, la administración de adenosina revirtió las alteraciones ventriculares y mitocondriales observadas en el atontamiento miocárdico, preservando a las mitocondrias de la aparición del ?síndrome del complejo I?.En el capítulo III se evaluó la funcionalidad y biogénesis mitocondrial cardiaca en diabetes inducida por estreptozotocina. En los corazones de los animales diabéticos se observó disfunción en la reserva contráctil y lusitrópica ante una sobrecarga de trabajo, acompañada de una disminución en el consumo de O2 tisular y mitocondrial, en las actividades de los complejos mitocondriales, en la producción de ATP, y en la eficiencia de la fosforilación oxidativa; así como de un aumento en la generación de H2O2 y NO. Asimismo, se evidenció incremento en la masa mitocondrial, en la densidad numérica y volumétrica y en la expresión del factor PCG-1α, junto con la presencia de daño mitocondrialUna diferencia a enfatizar entre el modelo de atontamiento miocárdico y el de diabetes es que aunque en ambos se observó disfunción mitocondrial, en el primero, la disfunción mitocondrial fue acompañada de una reducción en la actividad de mtNOS y en el estado estacionario de NO, mientras que en el segundo, la disfunción mitocondrial conlleva a un aumento en la producción y estado estacionario de NO, con incrementada expresión de mtNOS. Esto explicaría que en el atontamiento miocárdico, en donde la disfunción ventricular revierte, el NO podría estar ejerciendo su función regulatoria sobre la cadena de transferencia de electrones, a través de una menor inhibición sobre la citocromo oxidasa, de modo de restaurar el balance redox y energético mitocondrial. Por el contrario, en el modelo de diabetes, el aumento en la generación de NO mitocondrial y su difusión al citosol, sería la señal ?distintiva? que activaría al factor PGC-1α y desencadenaría la biogénesis mitocondrial. Ante la persistencia de la hiperglucemia, las nuevas mitocondrias generadas no serían funcionalmente activas, pudiendo explicar el daño en el metabolismo energético cardíaco observado en la Diabetes.Para concluir, perturbaciones del estado redox y energético mitocondrial pueden transmitirse al núcleo y/o al citosol e inducir una respuesta compensatoria inmediata o adaptativa. En este proceso, modificaciones en la producción y/o estado estacionario de los segundos mensajeros H2O2 y/o NO, serían parte del mecanismo bioquímico subyacente a enfermedades cardiovasculares asociadas a fallas energéticas cardíacas. En este contexto, la asociación funcional entre el complejo I y la mtNOS podría explicar el papel del NO y/o ONOO- en la regulación fisiológica de la cadena respiratoria, y en la inactivación irreversible del complejo I en situaciones fisiopatológicas.

Fil:Egidy, Giorgia Anna Rosa. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

En el presente trabajo de Tesis se describe el aislamiento, elucidación estructural y actividad biológica de los metabolitos secundarios presentes en los extractos etanólicos de dos especies nativas: Cordia americana (L.) Gottschling & J. S. Mill e Hyalis argentea D. Don ex Hook & Arn var. latisquama Cabrera. También se detalla la obtención de derivados semisintéticos a partir de productos naturales abundantes. Cordia americana (L.) Gottschling & J. S. Mill es un árbol maderero ampliamente distribuido en el norte argentino. A partir de la corteza de este árbol se aislaron seis neolignanos nuevos que poseen en su estructura un particular biciclo [2.2.2] octeno, muy poco común en otros productos naturales. Se investigó la actividad antifúngica, antibiótica y antioxidante de dichos compuestos. A partir del extracto etanólico del arbusto costero Hyalis argentea D. Don ex Hook & Arn var. latisquama se aislaron e identificaron veintiséis terpenoides y una cumarina. Cuatro de estos compuestos son nuevos. Tanto los extractos crudos de las partes aéreas y rizomas, como los compuestos puros fueron ensayados frente a los hongos patógenos Candida albicans y Cryptococcus neoformans. Además, una alícuota del extracto polar de las partes aéreas fue incluida en pinturas de matriz soluble, a fin de evaluar su capacidad antifouling en ensayos de campo realizados en el Puerto de Mar del Plata. Con la intención de adicionar residuos que tuvieran actividad antifouling reconocida, se obtuvieron diez derivados a partir del ácido abiético, uno de los mayores constituyentes de la resina colofonia. Cuatro de estos compuestos se reportan por primera vez. Con el mismo objetivo, se adicionó un residuo oxazólico a ácidos biliares obteniéndose siete derivados nuevos. También se sintetizó el oxazol que se utilizó para modificar a los ácidos biliares. Tanto este compuesto, como los derivados de los ácidos biliares y los ácidos biliares de partida fueron utilizados en ensayos de actividad antifúngica frente a Candida albicans. Además, algunos de los derivados fueron incorporados en pinturas antifouling. Palabras clave: plantas superiores, metabolitos secundarios abundantes, Cordia americana, neolignanos, Hyalis argentea var. latisquama, terpenoides, ácido abiético, ácidos biliares, modificaciones sintéticas, oxazoles, actividad antifúngica, actividad antifouling, actividad antioxidante.