Um algoritmo genético paralelo para o problema de dobramento de proteínas utilizando o modelo 3DHP com cadeia lateral

This work presents a parallel genetic algorithm (PGA) for the protein folding problem, using the 3DHP-SC model. This model has been sparsely studied in the literature due to its complexity. A new fitness function was proposed, based on the free-energy and compacity of the folding. Special genetic operators were developed, besides strategies to aid the algorithm in the search of protein conformations. Many experiments were done to adjust all the parameters of the system, including the basic parameters of the GA (mutation and crossover probability, and tournament size) and parameters of the special genetic operators and strategies. The effect of the energy matrix of the model in the performance of the algorithm was also studied. Moreover, a comparison with other evolutionary computation approach was done, to verify the performance of the proposed method. Since there is no benchmark available to date, a set of 25 sequences was used, based on a simpler model. Results show that the PGA achieved a good level of efficiency and obtained biologically coherent results, suggesting its adequacy for the problem.CNPqEste trabalho apresenta um algoritmo genético paralelo (AGP) para o problema de dobramento de proteínas, utilizando o modelo 3DHP-SC. Este modelo tem sido pouco abordado devido ao elevado grau de complexidade envolvido. Foi proposta uma função de fitness baseada na energia livre e na compacidade do dobramento. Operadores genéticos especiais foram desenvolvidos, além de estratégias para auxiliar o algoritmo no processo de busca de conformações de proteínas. Vários experimentos foram realizados para ajustar todos os parâmetros do sistema, incluindo os parâmetros básicos do AG (probabilidades de mutação e crossover, e o tamanho de torneio) e os parâmetros dos operadores especiais e das estratégias. O efeito da matriz de energias para o modelo no desempenho do algoritmo também foi estudado. Uma comparação com outra abordagem de computação evolucionária também foi realizada, a fim de verificar o desempenho do método proposto. Devido a não existir, até então, benchmarks para teste deste modelo, foi proposto um conjunto de 25 sequências baseado em outro modelo mais simplificado. Os resultados obtidos mostraram que o AGP alcançou um bom nível de eficiência e obteve dobramentos biologicamente coerentes, sugerindo a adequabilidade da metodologia proposta

Clonal chromosomal mosaicism and loss of chromosome Y in elderly men increase vulnerability for SARS-CoV-2

The pandemic caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2, COVID-19) had an estimated overall case fatality ratio of 1.38% (pre-vaccination), being 53% higher in males and increasing exponentially with age. Among 9578 individuals diagnosed with COVID-19 in the SCOURGE study, we found 133 cases (1.42%) with detectable clonal mosaicism for chromosome alterations (mCA) and 226 males (5.08%) with acquired loss of chromosome Y (LOY). Individuals with clonal mosaic events (mCA and/or LOY) showed a 54% increase in the risk of COVID-19 lethality. LOY is associated with transcriptomic biomarkers of immune dysfunction, pro-coagulation activity and cardiovascular risk. Interferon-induced genes involved in the initial immune response to SARS-CoV-2 are also down-regulated in LOY. Thus, mCA and LOY underlie at least part of the sex-biased severity and mortality of COVID-19 in aging patients. Given its potential therapeutic and prognostic relevance, evaluation of clonal mosaicism should be implemented as biomarker of COVID-19 severity in elderly people. Among 9578 individuals diagnosed with COVID-19 in the SCOURGE study, individuals with clonal mosaic events (clonal mosaicism for chromosome alterations and/or loss of chromosome Y) showed an increased risk of COVID-19 lethality

Contributions to the study of the protein folding problem using bioinspired computation and molecular dynamics

The Protein Folding Problem (PFP) is considered one of the most important open cha- llenges in Biology and Bioinformatics. In this thesis, a novel approach for simulating the protein folding pathways is proposed where, instead using the three-dimensional structure of the protein, the folding states are represented by Contact Maps (CM). A two-dimensional Cellular Automata (2D-CA) evolver is used to simulate the fol- ding process, where each configuration represents a folding state and it is obtained according to its predecessor and a transition rule. Since finding transition rules for simulating a dynamic behavior is a very difficult task, it is proposed a distributed Gene-Expression Programming (GEP)-based approach, called pGEP-CA. Specific fit- ness functions, based on similarity and symmetry measures, are proposed. Futhermore, a heterogeneous parallel Ecology-inspired algorithm is proposed. This algorithm, called pECO, is used for reconstructing the structures from the CMs, using the 3D-AB off-lattice model. Moreover, to the best of our knowledge, it is presented the first application of Molecular Dynamics (MD) to the PFP, using the same model of proteins. Experiments were done to evaluate the adequacy of the proposed approaches. Also, a brief analysis of the load balancing of the parallel architectures is presented. Results show that the approaches obtained coherent results, suggesting their adequacy for the problem. The induced transition rules by the pGEP-CA are able to generate 2D-CA that represent CMs correctly. Concerning the pECO approach, results show that the combination of concurrent evolutionary approaches took advantage of both the coevolution effect and the different search strategies. In addition, it can be observed that the MD approach is capable of displaying biological features such as the hydrophobic core formation and the protein breathing motion. Furthermore, it is observed that parallel processing was not only justified but also essential for obtaining results in reasonable processing time. Finally, concluding remarks and several research directions for future works are presented.O Problema de Dobramento de Proteínas (PDP) é considerado um dos desafios abertos mais importantes da Biologia e Bioinformática. Nesta tese, uma nova abordagem para simular os pathways de dobramento de proteínas é proposta onde, ao invés de utilizar a estrutura tridimensional da proteína, os estados de dobramento são representados por Mapas de Contatos (MC). Autômatos Celulares bidimensionais (2D-CA) são utilizados para simular o processo de dobramento, onde cada configuração representa um estado de dobramento e é obtida em relação ao seu estado predecessor e uma regra de transição. Determinar uma regra de transição para um dado comportamento dinâmico representa uma tarefa complexa. Portanto, é apresentada uma abordagem distribuida baseada em Programação de Expressão Gênica, chamada pGEP-CA. Funções de fitness específicas, baseadas em medidas de similaridade e simetria, são propostas. Também, um algoritmo heterogêneo paralelo Ecologicamente-inspirado é proposto. Este algoritmo, chamado pECO, é utilizado na reconstrução de estruturas a partir de MCs, usando o modelo 3D-AB off-lattice. De acordo com o nosso conhecimento, é apresentada a primeira aplicação de Dinâmica Molecular (DM) ao PFP, usando o mesmo modelo de proteínas. Experimentos foram realizados para verificar a adequabilidade das abordagens propostas. Além disto, uma breve análise sobre o balanceamento de carga de processamento das arquiteturas paralelas é apresentada. Os resultados mostram que as abordagens obtiveram resultados coerentes, sugerindo que são adequadas para o problema. As regras de transição induzidas pelo pGEP-CA são capazes de gerar 2D-CA que representam MCs corretamente. Sobre a abordagem pECO, os resultados demonstram que a combinação de abordagens evolucionárias concorrentes se beneficia do efeito da coevolução e das diferentes estratégias de busca. Além disto, pode ser observado que a abordagem de DM é capaz de levar a conformações que mimetizam propriedades biológicas, como a formação do núcleo hidrofóbico e os movimentos de respiração (breathing) das proteínas. Também foi observado que o processamento paralelo é essencial, permitindo a obtenção de resultados em tempos de processamento razoáveis. Finalmente, as conclusões e diversas direções de pesquisa são apresentadas

1er workshop nacional: de investigación en la formación inicial de profesores de ciencias “reflexiones de la investigación formativa en ciencias mediada por contextos tecnológicos”

La vereda el Pensil del municipio de la Argentina, Huila, Colombia se caracteriza por sus cultivos de café, sin embargo, en estos habitan organismos como las serpientes y los murciélagos de los cuales se desconoce el valor biológico que tienen estos individuos y como consecuencia de esto atentan contra ellos destruyendo el equilibrio ecológico del ecosistema. Teniendo en cuenta lo anterior se planteó como objetivo de investigación generar conciencia ambiental a través de una experiencia significativa sobre la importancia biológica de los quirópteros y serpientes El proyecto de investigación se desarrolló a partir de guías por parte los estudiantes los cuales indagaron concepciones en torno a las serpientes y murciélagos, donde se conoció la visión de la comunidad acerca del papel ecológico que cumplen. Se evidenció el desconocimiento por parte de la comunidad pues se observa que el mayor porcentaje de personas no conocen la función de controladores de plagas de ambos organismos o las funciones polinizadoras y dispersoras de semillas de los murciélagos. En conclusión, la falta de educación ambiental puede llevar a que la comunidad genere desequilibrio biológico y atente contra especies que les genera cierto temor y que están rodeadas de mitos productos del conocimiento popular

Biodiversidad 2015. Reporte de Estado y Tendencias de la Biodiversidad Continental de Colombia

El propósito de este documento es fortalecer la capacidad de agentes públicos y privados para la aplicación de la PNGIBSE, que constituye en sí misma una apuesta de interfaz entre ciencia, política y sociedad en la perspectiva de construir sostenibilidad en el desarrollo. Además de ello, representa un insumo para el seguimiento a los compromisos del país frente a convenios e iniciativas internacionales (CDB, IPBES, OCDE), así como un mecanismo pedagógico para generar interés, conciencia y apropiación de las diferentes dimensiones de la biodiversidad del país. En esta oportunidad, el reporte avanza en el desarrollo de nuevas infografías vinculadas con diferentes fuentes de información que garantizan la calidad de los datos con los que se propone y representa el estado de la biodiversidad y de su gestión en Colombia. Incluye como novedad la presentación de material en portal web dedicado (reporte.humboldt.org.co), de manera que todas las personas puedan apropiarse e interactuar con el contenido de manera más efectiva. La perspectiva es construir un modelo en tiempo real del trabajo que se desarrolla en el país para conocer, proteger, utilizar o restaurar su biodiversidad y servicios ecosistémicos, promoviendo la apropiación de todos los ciudadanos e instituciones en la tarea. Biodiversidad 2015, es evidente, aún no está en capacidad de dar cuenta de todos los procesos de gestión de biodiversidad que se dan en Colombia, liderados por múltiples actores y a todas las escalas. Paulatinamente esperamos poder abrir el espacio para incrementar la visibilidad de todas y cada una de las iniciativas que se adelanten, a sabiendas de que la posibilidad de encontrar nuevas respuestas y mejores prácticas no depende del Instituto ni de ninguna instancia en particular, sino de la capacidad colectiva de aprendizaje. Así, esperamos que este nuevo paso en la construcción de un producto colaborativo sea del interés de todos y nos permita avanzar en esa dirección. reporte.humboldt.org.coBogotá, D. C

Tópicos selectos de ciencias químicas

La Química es una de las ramas de la ciencia que ha tomado mayor importancia en las últimas décadas. Es imposible no pensar en ella al escuchar los avances milagrosos de fármacos, materiales inteligentes, tecnología nanométrica, computadoras cuánticas o procesos catalíticos, donde la transformación controlada de la materia ha logrado la creación de sustancias con propiedades hechas a medida. En ese sentido, el papel de la Facultad de Química, en la formación de profesionales de dicha área, cobra una importancia superlativa; además del compromiso y la responsabilidad de formar sujetos no sólo con conocimiento, sino desarrollar su conciencia social y ecológica, indispensables para la situación actual y futura.Universidad Autónoma del Estado de México

3er. Coloquio: Fortalecimiento de los Colectivos de Docencia

Las memorias del 3er. Coloquio de Fortalecimiento de Colectivos de Docencia deben ser entendidas como un esfuerzo colectivo de la comunidad de académicos de la División de Ciencias y Artes para el Diseño, en medio de la pandemia COVID-19, con el fin de: • Analizar y proponer acciones concretas que promuevan el mejoramiento de la calidad docente en la División. • Proponer acciones que permitan continuar fortaleciendo los cursos con modalidad a distancia (remotos). • Ante un escenario que probablemente demandará en el mediano plazo, transitar del modelo remoto a un modelo híbrido, proponer acciones a considerar para la transición de los cursos. • Planear y preparar cursos de nivelación de conocimientos, para cuando se transite a la impartición de la docencia de manera mixta o presencial, dirigidos a los alumnos que no hayan tenido oportunidad de desarrollar actividades relevantes para su formación, como prácticas de talleres y laboratorios, visitas, o alguna otra actividad relevante