Proteogenómica computacional para la detección y caracterización de proteínas en el contexto del Proyecto Proteoma Humano

En los últimos años, la consolidación de la tecnología de secuenciación masiva (NGS) en el área de la Genómica está ampliando la información que es posible obtener a partir de este tipo de experimentos (Trapnell, 2012). La posibilidad de obtener la secuencia completa de ADN de un genoma, o de ARN de un transcriptoma mediante un único experimento ha supuesto grandes avances en los estudios de genotipado y en la identificación de nuevas alteraciones cromosómicas y mutaciones puntuales. Tras los avances y resultados obtenidos en Genómica, el estudio de las proteínas codificadas por el genoma (proteoma) es el siguiente paso para comprender la fisiología humana, tanto en individuos sanos como enfermos. El estudio del proteoma, a pesar de presentar similitudes con el estudio del genoma, supone un gran desafío que la comunidad científica debe acometer. Los avances en espectrometría de masas, actualmente la tecnología más potente disponible en Proteómica (Nilsson, 2010), están generando un volumen de datos enorme que hacen imprescindible la participación de otras áreas como la Estadística, la Minería de datos y la Computación de Altas Prestaciones para poder analizarlos. Sin embargo, el análisis preciso de estos datos es un reto para el cual se requiere el desarrollo de nuevas herramientas. Otro de los desafíos pendientes dentro del campo de la Proteómica es la caracterización de proteínas detectadas experimentalmente de las que se desconoce su función, localización celular ó su implicación en determinadas enfermedades, para los que desde la comunidad científica se han propuesto distintos retos. La presente tesis describe varios flujos de trabajo, implementados para la identificación de proteínas de las que no existe evidencia experimental y para la caracterización funcional de proteínas de las que no se conoce su función, localización e implicación en enfermedades. Además, se hace una incursión en el campo del procesado de señal aplicando la Transformada Wavelet a distintos tipos de señales, tanto de experimentos de secuenciación de nueva generación (NGS) como de experimentos de espectrometría de masas, desarrollados con el objetivo de mejorar el análisis de este tipo de señales

Proteogenómica computacional para la detección y caracterización de proteínas en el contexto del Proyecto Proteoma Humano

En los últimos años, la consolidación de la tecnología de secuenciación masiva (NGS) en el área de la Genómica está ampliando la información que es posible obtener a partir de este tipo de experimentos (Trapnell, 2012). La posibilidad de obtener la secuencia completa de ADN de un genoma, o de ARN de un transcriptoma mediante un único experimento ha supuesto grandes avances en los estudios de genotipado y en la identificación de nuevas alteraciones cromosómicas y mutaciones puntuales. Tras los avances y resultados obtenidos en Genómica, el estudio de las proteínas codificadas por el genoma (proteoma) es el siguiente paso para comprender la fisiología humana, tanto en individuos sanos como enfermos. El estudio del proteoma, a pesar de presentar similitudes con el estudio del genoma, supone un gran desafío que la comunidad científica debe acometer. Los avances en espectrometría de masas, actualmente la tecnología más potente disponible en Proteómica (Nilsson, 2010), están generando un volumen de datos enorme que hacen imprescindible la participación de otras áreas como la Estadística, la Minería de datos y la Computación de Altas Prestaciones para poder analizarlos. Sin embargo, el análisis preciso de estos datos es un reto para el cual se requiere el desarrollo de nuevas herramientas. Otro de los desafíos pendientes dentro del campo de la Proteómica es la caracterización de proteínas detectadas experimentalmente de las que se desconoce su función, localización celular ó su implicación en determinadas enfermedades, para los que desde la comunidad científica se han propuesto distintos retos. La presente tesis describe varios flujos de trabajo, implementados para la identificación de proteínas de las que no existe evidencia experimental y para la caracterización funcional de proteínas de las que no se conoce su función, localización e implicación en enfermedades. Además, se hace una incursión en el campo del procesado de señal aplicando la Transformada Wavelet a distintos tipos de señales, tanto de experimentos de secuenciación de nueva generación (NGS) como de experimentos de espectrometría de masas, desarrollados con el objetivo de mejorar el análisis de este tipo de señales

UPEFinder: A Bioinformatic Tool for the Study of Uncharacterized Proteins Based on Gene Expression Correlation and the PageRank Algorithm

The Human Proteome Project (HPP) is leading the international effort to characterize the human proteome. Although the main goal of this project was first focused on the detection of missing proteins, a new challenge arose from the need to assign biological functions to the uncharacterized human proteins and describe their implications in human diseases. Not only the proteins with experimental evidence (uPE1 proteins) but also the uncharacterized missing proteins (uMPs) were the objects of study in this challenge, neXt-CP50. In this work, we developed a new bioinformatic approach to infer biological annotations for the uPE1 proteins and uMPs based on a “guilt-by-association” analysis using public RNA-Seq data sets. We used the correlation of these proteins with the well-characterized PE1 proteins to construct a network. In this way, we applied the PageRank algorithm to this network to identify the most relevant nodes, which were the biological annotations of the uncharacterized proteins. All of the generated information was stored in a database. In addition, we implemented the web application UPEFinder (https://upefinder.proteored.org) to facilitate the access to this new resource. This information is especially relevant for the researchers of the HPP who are interested in the generation and validation of new hypotheses about the functions of these proteins. Both the database and the web application are publicly availableThis work was supported by PRB3-ISCIII (PT17/0019/0013) and MCIU/AEI/FEDER, UE Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (RTI2018-101481-B-100), cofinanced by FEDER funds

Alloctonous Marine Invertebrates in the Mar Menor Lagoon

La configuración actual del Mar Menor es consecuencia de sucesivos procesos geomorfológicos, resultado de la dinámica natural. Sin embargo, a partir del S. XVIII, es la actividad humana la principal fuerza motriz de su transformación. Cada uno de estos cambios ha ido acompañado de transformaciones en la configuración paisajística lagunar y alteraciones en la estructura de las comunidades. La conexión artificial entre la laguna y el mar Mediterráneo, elimina o suaviza algunas de las barreras ecológicas entre ambas masas de agua, provocando que parámetros como la salinidad o la temperatura tiendan a acercarse. Esto lleva a la eliminación de las barreras ambientales y permite la entrada y el establecimiento de nuevas especies en la laguna. Algunas de estas especies alóctonas compiten con las especies nativas desplazándolas y cambiando el paisaje típico lagunar. De las decenas de especies que llegan a la laguna, todas ellas alóctonas, algunas de ellas se consideran invasoras. A pesar de los impactos evidentes, los efectos de la mayoría de las especies alóctonas siguen siendo desconocidos. Las consecuencias de una invasión a menudo no son fáciles de predecir. Especies habituales en el Mediterráneo como las medusas Cotylorhiza tuberculata (Macri, 1778) y Rhizostoma Pulmo (Macri, 1778) entraron a partir de los años 90’s con proliferaciones masivas, e incluso algunas de alto valor ecológico como la nacra Pinna nobilis (Linnaeus, 1758). Y en los últimos años otras calificadas como invasoras en el Mediterráneo como el ctenóforo Mnemiopsis leidy Agassiz, 1865, la babosa Bursatella leachii De Blainville 1817 o el sabélido Branchiomma bairdi (McIntosh, 1885); se encuentran de forma habitual. La mayoría de ellas entran a través del canal del Estacio y Las Encañizadas, también actividades como la pesca deportiva son el vector de entrada de especies en forma de cebos vivos, como la coreana Perinereis linea (Treadwell, 1936). Por otra parte, adheridas a los cascos de las embarcaciones entran multitud de especies que encontraron en los diques y escolleras su espacio vital. Desde el comienzo de la proliferación de puertos en el litoral de la laguna, aparecen especies como el balano Amphibalanus amphitrite (Darwin, 1854). Las embarcaciones son un vector permanente y continuo de entrada de especies, como la esponja Haliclona (Haliclona) oculata (Linnaeus, 1759), el briozoo Bugulina stolinifera (Ryland, 1960), o las ascidias Ciona intestinalis (Linneaeus, 1767) y Styela canopus (Savigny, 1816), todas ellas citadas como especies alóctonas del Mediterráneo. Muchas de ellas provocan importantes impactos ambientales y socioeconómicos, afectando de una manera directa al sector turístico.The current configuration of the Mar Menor lagoon is the result of a series of geomorphologic processes brought about by natural dynamics. However, from the 18th century onwards human activity has been the main driving force behind its transformation. Each of these changes has prompted alterations in the lagoon’s landscape and changes in its community structure. The artificial connection between the lagoon and the Mediterranean Sea has eliminated or lowered some of the ecological barriers between the two bodies of water, reducing differences between the values of parameters such as salinity or temperature. This in turn has led to the disappearance of environmental barriers, allowing new species to enter and establish themselves in the lagoon. Numerous alien species, some of which can be considered invasive, compete with native species, driving them out and changing the traditional landscape of the lagoon. Despite the obvious effect on the environment, the real impact of most alien species remains unknown and the consequences of an invasion are often not easy to predict. The 1990s saw the arrival of species commonly found in the Mediterranean Sea, such as the jellyfish Cotylorhiza tuberculata (Macri, 1778) and Rhizostoma Pulmo (Macri, 1778), in the form of massive blooms, or of other species that play an important ecological role, such as the noble pen shell Pinna nobilis (Linnaeus, 1758). In recent years other species, this time considered invasive in the Mediterranean, such as the comb jelly Mnemiopsis leidy (Agassiz, 1865), the sea hare Bursatella leachii (De Blainville, 1817) or the fan worm Branchiomma bairdi (McIntosh, 1885), have also become commonplace. Most of them enter the lagoon through the El Estacio channel, although activities such as angling are the vector of entry of species in the form of live bait, such as the Korean ragworm Perinereis linea (Treadwell, 1936). Numerous species have also arrived on the hulls of ships and subsequently made their home in docks and breakwaters: ever since harbours and ports began to proliferate on the coast of the lagoon species such as the barnacle Amphibalanus amphitrite (Darwin, 1854) have started to appear. Vessels are a constant and continuous input vector for species such as the sponge Haliclona (Haliclona) oculata (Linnaeus, 1759), the bryozoan Bugula stolinifera (Ryland, 1960) or the sea squirts Ciona intestinalis (Linneaeus, 1767) and Styela canopus (Savigny, 1816), all cited as alien species in the Mediterranean. Many of them have a significant environmental and socio-economic impact, with negative consequences for the tourist industry.Instituto Español de Oceanografí

Alloctonous Marine Invertebrates in the Mar Menor Lagoon

La configuración actual del Mar Menor es consecuencia de sucesivos procesos geomorfológicos, resultado de la dinámica natural. Sin embargo, a partir del S. XVIII, es la actividad humana la principal fuerza motriz de su transformación. Cada uno de estos cambios ha ido acompañado de transformaciones en la configuración paisajística lagunar y alteraciones en la estructura de las comunidades. La conexión artificial entre la laguna y el mar Mediterráneo, elimina o suaviza algunas de las barreras ecológicas entre ambas masas de agua, provocando que parámetros como la salinidad o la temperatura tiendan a acercarse. Esto lleva a la eliminación de las barreras ambientales y permite la entrada y el establecimiento de nuevas especies en la laguna. Algunas de estas especies alóctonas compiten con las especies nativas desplazándolas y cambiando el paisaje típico lagunar. De las decenas de especies que llegan a la laguna, todas ellas alóctonas, algunas de ellas se consideran invasoras. A pesar de los impactos evidentes, los efectos de la mayoría de las especies alóctonas siguen siendo desconocidos. Las consecuencias de una invasión a menudo no son fáciles de predecir. Especies habituales en el Mediterráneo como las medusas Cotylorhiza tuberculata (Macri, 1778) y Rhizostoma Pulmo (Macri, 1778) entraron a partir de los años 90’s con proliferaciones masivas, e incluso algunas de alto valor ecológico como la nacra Pinna nobilis (Linnaeus, 1758). Y en los últimos años otras calificadas como invasoras en el Mediterráneo como el ctenóforo Mnemiopsis leidy Agassiz, 1865, la babosa Bursatella leachii De Blainville 1817 o el sabélido Branchiomma bairdi (McIntosh, 1885); se encuentran de forma habitual. La mayoría de ellas entran a través del canal del Estacio y Las Encañizadas, también actividades como la pesca deportiva son el vector de entrada de especies en forma de cebos vivos, como la coreana Perinereis linea (Treadwell, 1936). Por otra parte, adheridas a los cascos de las embarcaciones entran multitud de especies que encontraron en los diques y escolleras su espacio vital. Desde el comienzo de la proliferación de puertos en el litoral de la laguna, aparecen especies como el balano Amphibalanus amphitrite (Darwin, 1854). Las embarcaciones son un vector permanente y continuo de entrada de especies, como la esponja Haliclona (Haliclona) oculata (Linnaeus, 1759), el briozoo Bugulina stolinifera (Ryland, 1960), o las ascidias Ciona intestinalis (Linneaeus, 1767) y Styela canopus (Savigny, 1816), todas ellas citadas como especies alóctonas del Mediterráneo. Muchas de ellas provocan importantes impactos ambientales y socioeconómicos, afectando de una manera directa al sector turístico.The current configuration of the Mar Menor lagoon is the result of a series of geomorphologic processes brought about by natural dynamics. However, from the 18th century onwards human activity has been the main driving force behind its transformation. Each of these changes has prompted alterations in the lagoon’s landscape and changes in its community structure. The artificial connection between the lagoon and the Mediterranean Sea has eliminated or lowered some of the ecological barriers between the two bodies of water, reducing differences between the values of parameters such as salinity or temperature. This in turn has led to the disappearance of environmental barriers, allowing new species to enter and establish themselves in the lagoon. Numerous alien species, some of which can be considered invasive, compete with native species, driving them out and changing the traditional landscape of the lagoon. Despite the obvious effect on the environment, the real impact of most alien species remains unknown and the consequences of an invasion are often not easy to predict. The 1990s saw the arrival of species commonly found in the Mediterranean Sea, such as the jellyfish Cotylorhiza tuberculata (Macri, 1778) and Rhizostoma Pulmo (Macri, 1778), in the form of massive blooms, or of other species that play an important ecological role, such as the noble pen shell Pinna nobilis (Linnaeus, 1758). In recent years other species, this time considered invasive in the Mediterranean, such as the comb jelly Mnemiopsis leidy (Agassiz, 1865), the sea hare Bursatella leachii (De Blainville, 1817) or the fan worm Branchiomma bairdi (McIntosh, 1885), have also become commonplace. Most of them enter the lagoon through the El Estacio channel, although activities such as angling are the vector of entry of species in the form of live bait, such as the Korean ragworm Perinereis linea (Treadwell, 1936). Numerous species have also arrived on the hulls of ships and subsequently made their home in docks and breakwaters: ever since harbours and ports began to proliferate on the coast of the lagoon species such as the barnacle Amphibalanus amphitrite (Darwin, 1854) have started to appear. Vessels are a constant and continuous input vector for species such as the sponge Haliclona (Haliclona) oculata (Linnaeus, 1759), the bryozoan Bugula stolinifera (Ryland, 1960) or the sea squirts Ciona intestinalis (Linneaeus, 1767) and Styela canopus (Savigny, 1816), all cited as alien species in the Mediterranean. Many of them have a significant environmental and socio-economic impact, with negative consequences for the tourist industry.Instituto Español de Oceanografí

mRNAs encoding IL-12 and a decoy-resistant variant of IL-18 synergize to engineer T cells for efficacious intratumoral adoptive immunotherapy

Interleukin-12 (IL-12) gene transfer enhances the therapeutic potency of adoptive T cell therapies. We previ-ously reported that transient engineering of tumor-specific CD8 T cells with IL-12 mRNA enhanced their sys-temic therapeutic efficacy when delivered intratumorally. Here, we mix T cells engineered with mRNAs to ex-press either single-chain IL-12 (scIL-12) or an IL-18 decoy-resistant variant (DRIL18) that is not functionally hampered by IL-18 binding protein (IL-18BP). These mRNA-engineered T cell mixtures are repeatedly in-jected into mouse tumors. Pmel-1 T cell receptor (TCR)-transgenic T cells electroporated with scIL-12 or DRIL18 mRNAs exert powerful therapeutic effects in local and distant melanoma lesions. These effects are associated with T cell metabolic fitness, enhanced miR-155 control on immunosuppressive target genes, enhanced expression of various cytokines, and changes in the glycosylation profile of surface proteins, enabling adhesiveness to E-selectin. Efficacy of this intratumoral immunotherapeutic strategy is recapitu-lated in cultures of tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) and chimeric antigen receptor (CAR) T cells on IL -12 and DRIL18 mRNA electroporation

Intratumoral co-injection of the poly I:C-derivative BO-112 and a STING agonist synergize to achieve local and distant anti-tumor efficacy

Background BO-112 is a nanoplexed form of polyinosinic:polycytidylic acid that acting on toll-like receptor 3 (TLR3), melanoma differentiation-associated protein 5 (MDA5) and protein kinase RNA-activated (PKR) elicits rejection of directly injected transplanted tumors, but has only modest efficacy against distant untreated tumors. Its clinical activity has also been documented in early phase clinical trials. The 5,6-dimethylxanthenone-4-acetic acid (DMXAA) stimulator of interferon genes (STING) agonist shows a comparable pattern of efficacy when used via intratumoral injections. Methods Mice subcutaneously engrafted with bilateral MC38 and B16.OVA-derived tumors were treated with proinflammatory immunotherapy agents known to be active when intratumorally delivered. The combination of BO-112 and DMXAA was chosen given its excellent efficacy and the requirements for antitumor effects were studied on selective depletion of immune cell types and in gene-modified mouse strains lacking basic leucine zipper ATF-like transcription factor 3 (BATF3), interferon-α/β receptor (IFNAR) or STING. Spatial requirements for the injections were studied in mice bearing three tumor lesions. Results BO-112 and DMXAA when co-injected in one of the lesions of mice bearing concomitant bilateral tumors frequently achieved complete local and distant antitumor efficacy. Synergistic effects were contingent on CD8 T cell lymphocytes and dependent on conventional type 1 dendritic cells, responsiveness to type I interferon (IFN) and STING function in the tumor-bearing host. Efficacy was preserved even if BO-112 and DMXAA were injected in separate lesions in a manner able to control another untreated third-party tumor. Efficacy could be further enhanced on concurrent PD-1 blockade. Conclusion Clinically feasible co-injections of BO-112 and a STING agonist attain synergistic efficacy able to eradicate distant untreated tumor lesions