Abstract:

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.

At the functional entity “Protein-DNA interface”, Protein and DNA are mutually conditioned by a co evolutive process. Since multiple molecular recognicers coexist and remain functional on a same genome withouth interfering excesively between them, each recognizer is required to have especificity. They must also mantain their functions over a wide range of fisico-chemical conditions. As if those where not enough difficulties, once a regulatory network has been established, there is an inercial effect that restricts its capability to be modified (Since more parts interacting are required to be changed). In this work we propose to study the conditions,mechanisms and processes that are determinant to this fenomena. This thesis can be divided into seven stages, each corresponding to a chapter. In the first chapter we began by collecting systematically information on the living conditions of extremophiles, especially Archaea. In the second chapter, for those organisms with a genome sequenced and annotated, we calculated the composition of different regions of the genome, showing that the apparent correlation between G + C content and optimal growth temperature is due to a bias in the data used historically. In the third chapter we study the information content of the promoters in different genomes, evidencing a deviation from what is expected according to the molecular theory of information, proposing possible explanations for this deviation. In the fourth chapter a similar analysis is applied to the comparison of promoters of nuclear and mitochondrial genomes in which there is, in a sustained manner and in the same organism, a temperature difference. The fifth chapter identifies and characterizes functional genome-related regulation of a transcription factor involved in root growth in plants (RSL4). In the sixth chapter, by using regular expressions as models of binding sites, we study the coevolution of motifs in sequence space, showing how the size of the alphabet has an effect on the number of optimal discriminant positions and how natural systems tend to be optimized by this parameter. In summary, through bibliographic analysis and the use of modern bioinformatics tools, we studied the ”protein-DNA interaction”system, considering biophysical and evolutionary restrictions. This analysis has allowed us to reinforce previous hypotheses, as well as find novel results. This thesis has required the application of theorems and the development of algorithms, which are enunciated as an appendix.

Author affiliation: Aptekmann, Ariel Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Abstract:

Garavaglia, M. J. (2019). Aplicaciones bioinformáticas y moleculares para el estudio de la familia baculoviridae (Tesis de posgrado). Bernal, Argentina: Universidad Nacional de Quilmes.

A lo largo del presente trabajo, se intentaron abordar distintas problemáticas e incertidumbres sobre aspectos evolutivos, biológicos y funcionales de los baculovirus. Como cualquier otra entidad biológica, los baculovirus poseen una complejidad intrínseca que transforma cada aspecto que uno observe de su biología, en una serie de interrogantes de hermosos matices que invitan a su exploración. Es por ello que se han implementado diversas metodologías, que comprenden tanto el desarrollo de herramientas bioinformáticas como moleculares para intentar aportar nuevos conocimientos.

Abstract:

Author affiliation: Fioramonti, Silvana Alejandra. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina.

Los ácidos grasos poliinsaturados son nutrientes esenciales que deben incorporarse con la dieta y reducen el riesgo cardiovascular. Sin embargo, son sensibles a la oxidación y deben diseñarse sistemas de recubrimiento para protegerlos e incorporarlos a alimentos. El objetivo del presente trabajo fue estudiar el proceso microencapsulación de aceite lino por emulsiones multicapa O/W formando un film interfacial promovido por interacciones electrostáticas entre un aislado de proteínas del lactosuero (WPI) y alginato de sodio (AS). En primer lugar, se estudió el comportamiento de interacción entre el WPI y el AS en fase acuosa. A valores de pH entre 3.3 - 4.5 se formaron complejos solubles, y esto dependió de la relación WPI:AS. Luego, se estudió el efecto de la concentración de WPI, AS y del pH sobre el comportamiento de interacción de los biopolímeros en la interfase de emulsiones multicapa y se eligieron las condiciones que producían las emulsiones más estables. Seguidamente, se adicionó maltodextrina (MD) y se evaluó la estabilidad de las emulsiones frente al congelamiento (-18°C, -80°C). La MD ejerció un efecto crioprotector y mejoró la estabilidad de los sistemas. Finalmente, se obtuvieron las microcápsulas por liofilización de las emulsiones, y se evaluó su estabilidad oxidativa en el tiempo a través del índice de peróxidos (IP) y del índice de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS). Si bien se lograron eficiencias de encapsulación superiores al 90%, se vio que el proceso de obtención de las emulsiones incrementó significativamente los niveles de peróxidos y radicales libres en el aceite.

Polyunsaturated fatty acids (PUFAs) are essential nutrients that have been related with prevention of cardiovascular disease and must be incorporated in the human diet. However, as they are sensitive to lipid oxidation, controlled delivery systems need to be designed to protect and incorporate them into food matrices. The aim of this work was to study flaxseed oil microencapsulation process by designing O/W multilayer emulsions using a whey protein isolate (WPI) and sodium alginate (SA) to create self-assembled interfacial layers around lipid droplets by electrostatic deposition. First, interaction behavior between WPI and SA in aqueous phase was studied. Soluble complexes formation, which was influenced by WPI:SA ratio, was observed at pH values between 3,3 – 4,5. Secondly, interaction behavior between WPI and SA at the interface of multilayer emulsions was assessed at different pH, WPI and SA concentrations. Once the conditions that produced the most stable emulsions were chosen, maltodextrin (MD) was added to the systems and stability of emulsions during freeze storage (-18°C and -80°C) was studied. MD greatly improved emulsion stability after freeze-thawing acting as a cryoprotectant. Finally, emulsions were freeze-dried and powdered microcapsules were obtained. Oxidative stability of flaxseed oil was examined by measuring peroxide values (PV) and thiobarbituric reactive substances (TBARS) of microcapsules through long-term storage. Although encapsulation efficiencies above 90% were obtained, mechanical and ultrasonic stirring contributed significantly to oxidation of the oil while preparing emulsions.

Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Universidad Nacional del Litoral

Abstract:

El objetivo de esta Tesis fue estudiar aspectos básicos y aplicados del desarrollo de películas y recubrimientos a base de concentrado de proteínas del suero (WPC). Se obtuvieron películas a base de WPC con el agregado de cera de abejas (BW) a 5 y 25 ºC y también se aplicaron recubrimientos de la misma composición a frutillas, mediante impregnación al vacío y secado a 5 y 25 ºC. Las películas se sometieron a congelación lenta y las frutas a congelación lenta y rápida. En las películas, la disminución de la temperatura de secado aumentó la proporción de BW en la superficie en contacto con el aire durante el secado, disminuyendo la permeabilidad al vapor de agua (WVP) y afectando la solubilidad en agua, la capacidad de adsorción de humedad y la respuesta frente a la tracción de las películas, dependiendo el efecto observado de la formulación. El agregado de BW ocasionó la disminución de la WVP, la solubilidad, el contenido de humedad de equilibrio y los parámetros obtenidos en los ensayos mecánicos de las películas a ambas temperaturas de secado. La congelación no produjo fracturas ni perforaciones en las películas que conservaron sus propiedades fisicoquímicas. En las frutillas, la aplicación de los recubrimientos ni el aumento de la velocidad de congelación lograron prevenir la pérdida de peso ni de firmeza de las frutillas luego de la descongelación. Sin embargo, se observó una menor alteración del tamaño y la forma de las células cuando se aumentó la velocidad de congelación.

Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica

Abstract:

Author affiliation: Tossolini, Ileana del Rosario. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina.

La producción de proteínas recombinantes terapéuticas es una de las áreas de mayor crecimiento dentro de la industria farmacéutica. Las células de ovario de hámster chino (CHO) constituyen el sistema huésped de elección. El objetivo general del presente trabajo de Tesis fue la aplicación de las nuevas tecnologías de secuenciación masiva a la línea celular CHO-K1, con el fin de desarrollar estrategias de ingeniería genética mediante el análisis bioinformático de los datos generados. Se caracterizó el ciclo celular de células CHO-K1 cultivadas en un biorreactor, evidenciando un enriquecimiento del cultivo en células sincronizadas en fase G0/G1 en las etapas tanto del crecimiento exponencial tardío como hacia los últimos días de la fase estacionaria. Mediante el análisis del transcriptoma de células CHO K1 cultivadas en alta densidad se observó que los mayores cambios regulatorios ocurrieron durante la fase estacionaria. Por otro lado, se eligieron 13 genes con elevada expresión en ambas fases de cultivo en biorreactor; y con sus regiones promotoras se construyeron nuevos vectores de expresión para la producción de proteínas recombinantes. Esto constituye una alternativa al empleo de promotores virales, aprovechando la maquinaria transcripcional regulatoria endógena disponible en las condiciones de un cultivo en alta densidad celular con un medio de cultivo definido libre de suero fetal bovino. El resultado más promisorio se obtuvo con el promotor endógeno (Gen X), el cual mostró un comportamiento equivalente al promotor CMV en células HEK y CHO-K1.

The production of therapeutic recombinant proteins is one of the fastest growing areas within the pharmaceutical industry. Chinese hamster ovary (CHO) cells are the main platform commonly used for the industrial production of therapeutic proteins. The main goal of this work was to apply next-generation sequencing technologies to CHO-K1 host cell line, in order to develop genetic engineering strategies from the bioinformatic data analysis. We analyzed cell cycle behavior during a typical industrial bioprocess of suspension-adapted CHO-K1 cells and we found a cell culture state characterized by G0/G1 phase synchronization, mainly during the late exponential growth phase and towards the last days of the stationary phase. We sequenced the transcriptome of CHO-K1 cells cultured in high density and we saw that most important regulatory changes happened throughout the stationary phase. In addition, we selected 13 genes with the highest levels of expression, during both culture stages. By using the promoter sequences of those genes we created new expression vectors for the production of recombinant proteins. This constitutes a promising alternative to the use of viral promoters and leverages the endogenous transcriptional regulatory machinery available during suspension cell cultures using a defined and serum free culture medium. The most promising result was obtained with the endogenous promoter (Gen X), which showed a similar transcriptional activity to CMV promoter, in HEK and CHO-K1 cells.

Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Universidad Nacional del Litoral

Abstract:

Trout production is a growing activity in recent years but requires new alternative sources of feed to be sustainable over time. The objective of this research was to determine the apparent digestibility coefficient (ADC) of dry matter (DM), organic matter (OM), crude protein (CP) and digestible energy (DE) of kañiwa (Chenopodium pallidicaule Aellen), kiwicha (Amaranthus caudatus L), quinoa (Chenopodium quinoa Willd), beans (Phaseolus vulgaris L.), sacha inchi, (Plukenetia volubilis L) and jumbo squid (Dosidicus gigas) meal in juvenile rainbow trout. The experimental diets were composed of a 70% basal diet and 30% of any raw materials. The ADC was determined by the indirect method using insoluble ash as a non-digestible marker. Jumbo squid, sacha inchi and quinoa showed the highest values of ADC (%) of DM (84.5, 73.5 and 69.7), OM (89.1, 78.4 and 72.9), CP (93.2, 98.0 and 90.3), and DE (4.57, 4.15 and 2.95 Mcal/kg DM), respectively. The ADC values for kañiwa, kiwicha and bean were significantly lower. In conclusion, quinoa meal and jumbo squid meal have an acceptable digestibility but sacha inchi meal is a potential alternative for rainbow trout feeding in the future.

Instituto de Patobiología

Author affiliation: Ortiz Chura, Abimael. INTA. Instituto de Patobiologia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Author affiliation: Pari Puma, Ruth Milagro. Universidad Nacional del Altiplano. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia; Perú

Author affiliation: Rodríguez Huanca, Francisco Halley. Universidad Nacional del Altiplano. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia; Perú

Author affiliation: Ceron Cucchi, Maria Esperanza. INTA. Instituto de Patobiologia; Argentina

Author affiliation: Araníbar Araníbar, Marcelino Jorge. Universidad Nacional del Altiplano. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia; Perú

Abstract:

In contrast with vitellogenin maturation, it is unknown whether gastropod perivitellin precursors are subject to large structural changes. The gastropod reproductive tract includes an accessory organ, the albumen gland (AG), that produces and secretes perivitelline fluid. In the apple snail Pomacea canaliculata, the large, reddish-pink AG provides eggs with perivitellins that are defensive against predators. Although the AG makes a considerable contribution to apple snail biomass, field observations indicate that it is rejected by avian and mammalian predators, although the underlying reason remains unknown. By analyzing the structure-function properties of P. canaliculata perivitellin precursors, we provide insight into perivitellin maturation and its relationship with apple snail predator feeding behavior. Structural analysis using small-angle X-ray scattering, absorption and fluorescence spectroscopy, circular dichroism, electrophoresis, chromatography, and partial proteolysis showed that the size, shape, and structure of perivitellin precursors resemble those of egg mature forms. Functional analysis indicates that the precursors of the defensive perivitellins ovorubin (PcOvo) and perivitellin-2 (PcPV2) are highly stable and antinutritive, withstanding proteinase digestion and displaying structural stability of their quaternary structure under a wide pH range (4.0–10.0). Furthermore, AG extracts limit a predator’s ability to digest nutrients and are toxic to mice (median lethal concentration 96 h after administration: 5.9 mg/kg). Treated mice displayed neurologic signs similar to those produced by egg PcPV2. Results indicate that apple snails store active precursors of egg proteins inside the AG, providing evidence that gastropod perivitellin precursors do not experience the large structural processing of invertebrate vitellogenin maturation. These defensive proteins provide the apple snail AG with neurotoxic, antinutritive, and antidigestive activity, a likely explanation for the predators’ feeding behavior.

Author affiliation: Cadierno, María Pilar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; Argentina

Author affiliation: Dreon, Marcos Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; Argentina. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas; Argentina

Author affiliation: Heras, Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Naturales y Museo; Argentina

Abstract:

Author affiliation: Cadierno, María Pilar. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata; Argentina

Author affiliation: Dreon, Marcos Sebastián. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata; Argentina

Author affiliation: Heras, Horacio. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Cátedra de Química Biológica; Argentina

Abstract:

Bacteriophage Recombineering of Electroporated DNA (BRED) has been described for construction of gene deletion and point mutations in mycobacteriophages. Using BRED, we inserted a Phsp60-egfp cassette (1143 bp) into the mycobacteriophage D29 genome to construct a new reporter phage, which was used for detection of mycobacterial cells. The cassette was successfully inserted and recombinant mycobacteriophage purified. DNA sequencing of the cassette did not show any mutations even after several phage generations. Mycobacterium smegmatis mc2155 cells were infected with D29::Phsp60-egfp (MOI of 10) and evaluated for EGFP expression by microscopy. Fluorescence was observed at around 2 h after infection, but dissipated in later times because of cell lysis. We attempted to construct a lysis-defective mutant by deleting the lysA gene, although we were unable to purify the mutant to homogeneity even with complementation. These observations demonstrate the ability of BRED to insert c. 1 kbp-sized DNA segments into mycobacteriophage genomes as a strategy for constructing new diagnostic reporter phages.

Author affiliation: Silva, Joas L. da. Universidade de Sao Paulo; Brasil

Author affiliation: Piuri, Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Author affiliation: Broussard, Gregory. University Of Pittsburgh; Estados Unidos

Author affiliation: Marinelli, Laura J.. University Of Pittsburgh; Estados Unidos

Author affiliation: Bastos, Gisele M.. Universidade de Sao Paulo; Brasil

Author affiliation: Hirata, Rosario D. C.. Universidade de Sao Paulo; Brasil

Author affiliation: Hatfull, Graham F.. University Of Pittsburgh; Estados Unidos

Author affiliation: Hirata, Mario H.. Universidade de Sao Paulo; Brasil

Abstract:

In this paper, we reported a new method to prepare whey protein microparticles via high-intensity ultrasound disruption. Particles morphology was characterized by confocal microscopy, and their size and distribution were analyzed by light scattering technique. Starting whey protein isolate (WPI) exhibited changes in size and distribution according to its concentration. For WPI, 7.5% (w/w) mean size was 0.7 µm, and upon sonication at ambient temperature, the size was reduced up to 0.2 µm showing the particles a rounded morphology. Sonication at room temperature of gelled WPI led to particles with sizes between 0.1 and 10 µm which had a tendency to flocculate. When WPI was submitted to sonication under heating at protein denaturation temperature, different effects were observed according to protein concentration. The particle size was reduced for the lowest WPI concentration (7.5 wt.%), did not change at 9 wt.%, but strongly increased at 12 wt.%, in comparison with the untreated sample. WPI particles of desired size in the micron range may be obtained either by sonication of gelled WPI or by sonication under heating at denaturation temperature by controlling processing variables.

Author affiliation: Gordon, Laura. Universidad de Buenos Aires; Argentina

Author affiliation: Pilosof, Ana Maria Renata. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina