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Una interfaz cerebro-computadora (ICC) es un sistema que provee una alternativa forma de comunicación entre el cerebro de una persona y el mundo exterior. Una manera eficiente y no invasiva de medir la actividad cerebral es mediante electroencefalografía (EEG) de superficie. Si el objetivo es deletrear palabras, suelen utilizarse ICCs basadas en los potenciales relacionados a eventos (PREs). Para fines de rehabilitación, la mayoría de las BCIs se basan en el paradigma de imaginería motora (IM). En ambos paradigmas, la detección de la intención del usuario, puede tratarse como un problema de reconocimiento de patrones binario.El análisis discriminante lineal (LDA) es un método de clasificación muy conocido en el contexto de aprendizaje supervisado. Si bien LDA generalmente resulta en buenos desempeños de clasificación manteniendo la solución sencilla, el método falla cuando el número de muestras es relativamente grande en relación a la cantidad de observaciones. Varios autores han propuesto diferentes versiones regularizadas de LDA, mostrando siempre las ventajas del uso de tales técnicas. En esta tesis se ha desarrollado una versión penalizada y regularizada de LDA, denominada discriminante ralo generalizado (GSDA). Este método realiza selección de características junto con clasificación, considerando información discriminativa a-priori. Los experimentos numéricos muestran que la utilización de GSDA supera a los métodos del estado del arte para clasificación tanto de PREs como de IM. Asimismo, se presenta un estudio de la factibilidad de un método basado en GSDA para la detección de la intención del movimiento en tiempo real.

El cáncer de próstata (PCa) es uno de los cánceres más frecuentes en el hombre y se considera una malignidad letal con gran incidencia en el mundo. HO-1 es la enzima limitante en la degradación del grupo hemo. Se reportó la participación de HO-1 en diferentes procesos celulares que exceden sus funciones canónicas. Trabajos previos de nuestro laboratorio demostraron que la inducción farmacológica de HO-1 disminuye la proliferación, invasión y migración en líneas de PCa y que tumores derivados de la línea PC3HO-1, que sobre-expresa de manera estable HO-1, resultan más diferenciados, presentan un menor índice mitótico y una significativa reducción de los niveles del ARNm de MMP9 comparado con sus respectivos controles. El objetivo general de este trabajo consistió en identificar los interactores moleculares de HO-1 responsables de la remodelación del citoesqueleto y la arquitectura celular, que permitan explicar sus implicancias en PCa hacia un fenotipo menos agresivo. Los resultados muestran que la inducción de HO-1 en las células de PCa remodela el citoesqueleto, en particular los filopodios y los niveles de expresión de E-cadherina y ß-catenina y su localización en membrana. Mediante un abordaje proteómico, realizando espectrometría de masa a partir de células PC3 transfectadas con el plásmido p3xFLAGHO-1, inmunoprecipitamos FLAGHO-1 junto con sus proteínas asociadas. Identifcamos 56 proteínas asociadas a HO-1, donde más del 50% corresponde a moléculas que participan en la regulación del citoesqueleto y la remodelación de la arquitectura celular. Los resultados de proteómica fueron posteriormente integrados con los de transcriptómica, obtenidos de un RNAseq realizado a partir de células PC3 que sobre-expresan HO-1. Comprobamos que HO-1 regula proteínas de la vía del plasminógeno tipo uroquinasa (uPA). Finalmente, dado que el hueso es el sitio de metástasis más frecuente y considerando la importante desregulación de las proteínas del citoesqueleto en los estadios metastásicos del PCa, realizamos co-cultivos indirectos entre células PC3 y la líneas de progenitores óseos de origen murino (MC3T3 o RAW 264.7). Los medios condicionados de cada condición experimental del co-cultivo fueron utilizados para crecer células tumorales prostáticas sobre las cuales se estudiaron las prolongaciones celulares. Los resultados obtenidos demostraron que los MC provenientes del co-cultivo disminuyen los contactos entre células vecinas, mientras que el pre-tratamiento con hemina sobre las células de PCa previene este efecto. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto el rol anti tumoral de HO-1 en PCa, en parte debido a la interacción con proteínas remodeladoras del citoesqueleto y la regulación negativa de vías celulares asociadas a la degradación de la matriz extracelular. Particularmente, la liberación de factores solubles en los medios condicionados de co-cultivos entre células PC3 pre-tratadas con hemina y células de hueso, impide la pérdida de contactos celulares en las células tumorales, lo cual podría prevenir la migración hacia el hueso.

Los citocromos p450 bacterianos (CYPs) son una familia de enzimas que poseen una enorme diversidad funcional y una amplia capacidad para llevar a cabo diferentes reacciones de oxidación sobre sus sustratos, que van desde pequeñas moléculas aromáticas como el alcanfor, pasando por algunas más grandes como el colesterol o la vitamina D, hasta moléculas enomes como los antibióticos macrólidos. Lo cierto es que estas enzimas contribuyen de manera significativa a la generación de una gran variedad de productos naturales, muchos de ellos con un enorme potencial biotecnológico. Es por ello que determinar el rol de los CYPs en la producción de estos metabolitos es esencial para comprender su biosíntesis y posible rol fisiológico. Considerando que los CYPs desarrollan funciones sumamente importantes para la vida de los microorganismos, comprender su función constituye un objetivo de alta relevancia biológica. De la vasta cantidad de reacciones que son capaces de catalizar estas enzimas, algunas han sido ya extensamente estudiadas, pero muchas otras permanecen aún completamente desconocidas. Por esta razón, en la presente tesis, se procedió en primer término al estudio del mecanismo de reacción de un CYP esencial para la viabilidad de Mycobacterium tuberculosis, -denominado CYP121- cuya reacción es poco común en esta familia de enzimas. Mediante la aplicación de diversas técnicas de simulación computacional se consiguió arribar a una propuesta mecanística detallada de su funcionamiento con una mirada fisicoquímica. A continuación, se procedió a realizar un estudio general de los determinantes estructurales que dan lugar a la diversidad funcional en los CYPs, con el objeto de poder predecir in-silico el rango de sustratos y reacciones catalizadas por estas enzimas. Conseguir hacer tales predicciones es un objetivo clave, dado que el reciente crecimiento exponencial en la secuenciación de diferentes microorganismos ha resultado en la anotación de miles de secuencias a este grupo de proteínas, las cuales en su mayoría carecen de información funcional. Este estudio derivó en el desarrollo de un pipeline bioinformático que tomando como punto de partida la secuencia de un dado CYP y analizando una serie de propiedades, permite predecir la reacción que éste cataliza. En su conjunto, la presente tesis presenta un estudio detallado del mecanismo de reacción del CYP121 de Mycobacterium tuberculosis, el cual dada la esencialidad de esta enzima, podría resultar importante para el desarrollo de drogas para el tratamiento de la tuberculosis; junto con una caracterización de la diversidad funcional de la familia de los citocromos p450s bacterianos y una herramienta que permite predecir la función de un determinado CYP partiendo solamente de su estructura primaria.