DNA repair deficiency in neuropathogenesis: when all roads lead to mitochondria

Mutations in DNA repair enzymes can cause two neurological clinical manifestations: a developmental impairment and a degenerative disease. Polynucleotide kinase 3′-phosphatase (PNKP) is an enzyme that is actively involved in DNA repair in both single and double strand break repair systems. Mutations in this protein or others in the same pathway are responsible for a complex group of diseases with a broad clinical spectrum. Besides, mitochondrial dysfunction also has been consolidated as a hallmark of brain degeneration. Here we provide evidence that supports a shared role between mitochondrial dysfunction and DNA repair defects in the pathogenesis of the nervous system. As models, we analyze PNKP-related disorders, focusing on Charcot-Marie-Tooth disease and ataxia. A better understanding of the molecular dynamics of this relationship could provide improved diagnosis and treatment for neurological diseases.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Centro de Investigación en Neurociencias (CIN)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí

Diet and Leukocyte Telomere Length in a Population with Extended Longevity: The Costa Rican Longevity and Healthy Aging Study (CRELES)

Elderly Costa Ricans have lower mortality rates compared to their counterparts from developed countries. Reasons for this survival advantage are not completely known. In the present study, we aimed to identify dietary factors associated with leukocyte telomere length (LTL), a marker of biologic aging, in the elderly population of Costa Rica. We conducted prospective analysis in 909 participants aged 60+ years from the Costa Rican Longevity and Healthy Aging Study (CRELES). We used a food frequency questionnaire to assess usual diet. We calculated dietary patterns using Principal Component Analysis (PCA). We used generalized linear models to examine the association of dietary patterns and food groups with leukocyte telomere length. We found two major dietary patterns explaining 9.15% and 7.18% of the total variation of food intake, respectively. The first dietary pattern, which represents a traditional Costa Rican rice and beans pattern, was more frequent in rural parts of the country and was positively associated with baseline LTL: (95% CI) = 42.0 base-pairs (bp) (9.9 bp, 74.1 bp) per one-unit increase of the traditional dietary pattern. In analysis of individual food groups, intake of grains was positively associated with baseline LTL: (95% CI) = 43.6 bp (13.9 bp, 73.3 bp) per one-serving/day increase of consumption of grains. Our results suggest that dietary factors, in particular a traditional food pattern, are associated with telomere length and may contribute to the extended longevity of elderly Costa Ricans.Universidad de Costa Rica/[]/UCR/Costa RicaNational Institutes of Health/[P30 AG012839]/NIH/Estados UnidosNational Institutes of Health/[R01 AG031716]/NIH/Estados UnidosUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Sociales::Centro Centroamericano de Población (CCP)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí

Varios genes descartados como causantes de retinosis pigmentaria autosómica recesiva en dos familias costarricenses

Artículo científico -- Universidad de Costa Rica, Instituto de Investigaciones en Salud. 1998Se estudiaron dos familias costarricenses con Retinosis Pigmentaria (RP) de herencia autosomica recesiva, con el fin de descartar genes relacionados con la enfermedad. Para esto se efectuó un análisis de ligamiento con marcadores polimórficos por repeticiones en tandem (STRPs). En una familia (C1) Ios afectados presentan una degeneración de aparición temprana y severe. En Ia otra familia (P1) la aparición es temprana pero con una degeneración mas lenta que en C1. Las diferencias fenotipicas sugieren que se trate de mutaciones diferentes en ambas familias. En Cl los siguientes genes quedan descartados (Z (0,0) = ) : el de herencia autosomica recesiva (RPAR) de la región 1q31-32.1, R PAR por mutación en la fosfodiesterasa B en 4p16.3, RPAR de 6p a 20 cM del gen de la periferina, el de Ia distrofia macular del cromosoma 6, y del protooncogen myc. Por Su parte, el puntaje Lod con el marcador RDS no permite descartar con certeza al gen RDS (Z (0,0) = — 0,0083) y se observan puntajes Lod positivos en el caso de los marcadores mycen 8q24.12-q24.13 (Z (0,2) = 0,3050) y periferina/RDS en 6p12 (Z (0,1) = 0,2063), pero no son significativos. En P1 se descarta el gen que codifica la rodopsina, el de la fosfodesterasa S, el de RPAR cercano ale periferina, el de la periferina, RPAD del cromosoma 7 y el proto-oncogen myc. Por otra parte, se encontraron valores positivos en marcadores cercanos al gen de la rodopsina (RHO, Z (0.1). 0.3991), periferina (ADS, Z (0.2) =0.3390) y Usher 1A del cromosoma 14q (P1, Z (0,09) = 0.7647). En lo sucesivo deberán descartarse por complete las regiones correspondientes a genes que participan en la transmisión de la serial visual o que forman parte de alguna estructura en is retina. La metodología aquí seguida es Citil y factible en Costa Rica pare descartar genes implicados en enfermedades hereditarias humanas, y se puede utilizar pare conocer los orígenes de otras patologías, realizar un diagnostico preciso, ofrecer asesorfa genética y apoyar el diseño de terapiasIn order to discard some candidate genes for autosomal recessive Retinitis Pigmentosa (RP), two families with this disease were studied. Linkage analysis was done, using polymorphic markers (STRPs). In one family (C1) affected members present an early onset and severe degeneration of the retina. In the other family (P1) the onset is earlier but the degeneration is slower than in Cl. Phenotypic differences indicate that there are different mutations in both families. The following genes are not responsible for the disease in family Cl (Z autosomal recessive RP (arRP) on 1q31 32.1, arRP by mutation in the PDEB gene on4p16.3, arRP on 6p at 20 cM of peripherin gene, macular dystrophy on chromosome 6 and proto-oncogene myc. On the other hand, the marker ADS' lod score certainly does not allow discard in a the peripherin gene as responsible (Z(0.1)= - 0.0083), and there are positive lod scores for myc on 8q (Z (0.2)= 0.3050) and peripherin/RDS on 6p12 (Z(0.1)= 0,2063), but they are not significant. In the case of P1, results suggest that the following genes could be discarded: rodopsin, PDEB, arRP close to peripherhin, peripherin/RDS, adRP on chromosome 7 and myc. Nevertheless positive values were found near regions of rodopsin (RHO, Z(0.1)= 0.3991), peripherin (RDS, Z(0.2)= 0.3390) and Usher 1A on 14q (P1, Z(0,09)= 0.7647). The next step is to discard the regions with genes implicated in the visual transmission system or in the structure of the retina. This methodology can be used in Costa Rica for discarding genes implicated in other human hereditary diseases, for ascertaining information on the origen of certain pathologies, in order to get a precise diagnosis, to offer genetic counseling, and to support the design of therapies.Universidad de Costa Rica. Instituto de Investigaciones en SaludUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Instituto de Investigaciones en Salud (INISA

Modelamiento de los niveles de contaminación en un tramo del río Sogamoso, mediante el acoplamiento de los métodos Lattice-Boltzmann y diferencias finitas

Objective: The modeling of flow sand pollutants faces defiant challenges, ranging from the definition of complex geometries to the convergence of the algorithm and determination of the model parameters. The method presented here faces this problem through a joint application of the Lattice-Boltzmann methods and finite differences. The numerical solution of the both Navier-Stokes, and Advection - Diffusion equations allow simulating the spread levels of spatial and temporal contamination in a water source. Methodology: The method solved the Navier-Stokes equations using the Lattice Boltzmann method, which provides the fluid velocities vector field. The solution of diffusion – advection equation by finite difference requires this known velocity field. The C++ encoded solution, first digitizes the map, labeling each pixel on the map as fluid or solid. The code uses the digital image to setup geometry the flow zone, then simulate the fluid dynamics and concentration of the contaminant. The comparison between the analytical solutions of ideal advective -diffusive models with the obtained through this method, allow the measurement of the method reliability. Applied to a section of the Sogamoso river - Colombia, the algorithm yielded the agent’s velocity, pressure, and concentration. Results: It was found that the advective term predominates in each of the sections of the Sogamoso River. However, there is a section in the upper section, where the difussive component predominates. This happens because there the speed very low. Conclusion: The obtained results point out the reliability, stability, and robustness of the method to simulate advection-diffusion phenomena in bodies with irregular geometries.Objetivo: El modelado de flujos y contaminantes enfrenta grandes desafíos que van desde la definición de geometrías complejas hasta la convergencia del algoritmo y la determinación de los parámetros del modelo. El método presentado aquí aborda este problema a través de una aplicación conjunta de los métodos de Lattice-Boltzmann y diferencias finitas. La solución numérica de las ecuaciones de Navier-Stokes y advección-difusión permite simular los niveles de dispersión de la contaminación espaciotemporal en una fuente hídrica. Metodología: El método resolvió las ecuaciones de Navier-Stokes a través de la propuesta de Lattice Boltzmann, que proporciona el campo vectorial de velocidades del fluido. La solución de la ecuación de difusión-advección por diferencia finita requiere este campo de velocidad conocido. La solución codificada en C++, primero digitaliza el mapa, etiqueta cada píxel del mapa como fluido o sólido. El código usa la imagen digital para configurar la geometría de la zona de flujo, luego simula la dinámica del fluido y la concentración del contaminante. La comparación entre las soluciones analíticas de modelos ideales advectivo-difusivo, y las obtenidas a través de este método, facilita la medición de la confiabilidad del método; aplicado a una sección del río Sogamoso (Colombia), el algoritmo arrojó la velocidad, la presión y la concentración del agente. Resultados: Se encontró que el término advectivo predomina en gran parte de cada uno de los tramos del río Sogamoso. Sin embargo, hay una sección en el tramo superior, en donde predomina la componente difusiva. Esto ocurre porque allí la velocidad es muy baja. Conclusión: Los resultados señalan la confiabilidad, estabilidad y robustez del método para simular fenómenos de advección-difusión en cuerpos con geometrías irregulares

La vacuna contra la Covid-19: ¿Garantía, esperanza o amenaza?

Esta es una síntesis del diálogo organizado por REDICIRE el 24 de junio de 2021. La actividad está grabada en video (REDICIRE, 2021). Se presentan distintas perspectivas a favor y en contra de la vacunación.Red para el Diálogo entre Ciencia y Religión (REDICIRE) de la Universidad de Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[VI 245-B8-369]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Sociales::Facultad de Educación::Escuela de Educación FísicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Sociales::Instituto de Investigaciones Psicológicas (IIP

Inversión sísmica para el cálculo de velocidades, usando la matriz lineal inversa generalizada, la ecuación de onda y fronteras no reflectivas

Objective: this work presents the results obtained in the development of a seismic velocity inversion mo­del. The reference times recorded on the surface are taken and using the inversion model to obtain the initial reference model (hypocenters and velocities), starting from an unknown model.  Methodology: A hypothetical reference model is pro­posed containing 64 blocks with interval velocity, 16 recording stations on the surface, and 64 earth­quakes in the center of each block. With this model, the reference arrival times are generated for each ear­thquake registered in each station. The inversion mo­del is made up of two parts: the direct model, which allows calculating the arrival times of the signal regis­tered on the surface according to the hypo-central lo­cation of the earthquake and the velocity of the P and S wave of the medium; and the inverse model, which estimates a model of the velocity of the environment and hypo-central locations of the earthquakes that are the input variables of the direct model. The direct model was developed with the wave equation, while the inverse model was developed by modifying the generalized inverse matrix by introducing a factor called “damping.” Results: The discretization model is based on the finite difference method.. When estimating the values of velocity and hypo-central location with the inverse algorithm, the propagation of the wave is simulated with the direct model, and they are compared with the data of reference times measured on the surface. Depending on the value of the mean square error, we proceed to modify the mean velocities and hypo­centers of the earthquakes. This process is repeated iteratively until the calculated error is less than a to­lerance of 2x10-3s2. Conclusions: It was found that the estimated values of velocity and hypo central locations coincide well for regions closer to the surface, while for deep regions the error is greater compared to the hypothetical re­ference model.Objetivo: Se presentan los resultados obtenidos en el desarrollo de un modelo de inversión sísmico de velocidades. Se toman los tiempos de referencia re­gistrados en superficie y mediante el modelo de in­versión lograr obtener el modelo de referencia inicial (hipocentros y velocidades), partiendo de un modelo desconocido. Metodología: Se propone un modelo hipotético de referencia que contiene 64 (4x4x4)) bloques con ve­locidad intercalada, 16 estaciones de registro en la superficie y 64 sismos en el centro de cada bloque. Con este modelo se generan los tiempos de arribo de referencia para cada sismo registrado en cada es­tación. El modelo de inversión se compone de dos partes: el modelo directo, que permite calcular los tiempos de arribo de la señal registrada en superfi­cie según la localización hipocentral del sismo y la velocidad de la onda P y S del medio; y el mode­lo inverso, que estima un modelo de velocidad del medio y localizaciones hipocentrales de los sismos que son las variables de entrada del modelo directo. El modelo directo se desarrolló con la ecuación de onda, mientras que el modelo inverso se desarro­lló mediante una modificación a la matriz inversa generalizada introduciendo un factor denominado “amortiguamiento”. Resultados: Ambos modelos fueron discretizados me­diante el método de diferencias finitas. Al estimar los valores de velocidad y localización hipocentral con el algoritmo inverso, se simula la propagación de la onda con el modelo directo, y se comparan con los datos de tiempos de referencia medidos en superfi­cie. Según sea el valor del error cuadrático medio, se procede a modificar las velocidades del medio e hipocentros de los sismos. Este proceso se repite ite­rativamente hasta lograr que el error calculado sea menor que una tolerancia de 2x10-3s2. Conclusiones: Se encontró que los valores estimados de velocidad y localizaciones hipocentrales coinci­den muy bien para regiones más cercanas a la super­ficie, mientras que para regiones profundas el error es mayor en comparación con el modelo hipotético de referencia

Correlates of longitudinal leukocyte telomere length in the Costa Rican Longevity Study of Healthy Aging (CRELES): On the importance of DNA collection and storage procedures

The objective is to identify cofactors of leukocyte telomere length (LTL) in a Latin American population, specifically the association of LTL with 36 socio-demographic, early childhood, and health characteristics, as well as with DNA sample collection and storage procedures. The analysis is based on longitudinal information from a subsample of 1,261 individuals aged 60+ years at baseline from the Costa Rican Study of Longevity and Healthy Aging (CRELES): a nationally representative sample of elderly population. Random effects regression models for panel data were used to estimate the associations with LTL and its longitudinal changes. Sample collection procedures and DNA refrigerator storage time were strongly associated with LTL: telomeres are longer in blood collected in October-December, in DNA extracted from <1-year-old blood cells, and in DNA stored at 4°C for longer periods of time up to five years. The data confirmed that telomeres are shorter at older ages, as well as among males, and diabetic individuals, whereas telomeres are longer in the high-longevity Nicoya region. Most health, biomarkers, and early childhood indicators did not show significant associations with LTL. Longitudinal LTL variation over approximately two years was mainly associated with baseline LTL levels, as found in other studies. Our findings suggest that if there is unavoidable variability in season of sample collection and DNA storage time, these factors should be controlled for in all demographic and epidemiologic studies of LTL. However, due to unobserved components of measurement variation, statistical control may be inadequate as compared to standardization of data collection procedures.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Sociales::Centro Centroamericano de Población (CCP)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí

Ciencias de la Biología y Agronomía

Este volumen I contiene 17 capítulos arbitrados que se ocupan de estos asuntos en Tópicos Selectos de Ciencias de la Biología y Agronomía, elegidos de entre las contribuciones, reunimos algunos investigadores y estudiantes. Se presenta un Estudio Comparativo de los Recursos Hidrológico-Forestales de la Microcuenca de la Laguna de Epatlan, Pue. (1993 a 2014); la Situación Actual de la Mancha de Asfalto en Maíz (Zea mays L.) en los Municipios de Jiquipilas y Ocozocoautla, Chiapas, México; las poblaciones sobresalientes de maíz de la raza Zapalote Chico, en la Región Istmeña de Oaxaca; Se indica el índice de área foliar de cultivo de Chile Poblano mediante dos métodos en condiciones protegidas; Esquivel, Urzúa y Ramírez exploran el efecto de la biofertilización con Azospirillum en el crecimiento y producción de Jitomate; esbozan su artículo sobre la determinación del nivel de Heterosis en híbridos de Maíz para la Comarca Lagunera; una investigación sobre la estabilización de semilla de Solanum lycopersicum durante el almacenamiento y estimulación de la germinación; acotan sobre el CTAB como una nueva opción para la detección de Huanglongbing en cítricos, plantean su evaluación sobre el aluminio y cómo afecta la vida de florero de Heliconia psittacorum; indican sobre el impacto del H-564C, como un híbrido de maíz con alta calidad de proteina para el trópico húmedo de México; presetan su investigación sobre la producción de Piña Cayena Lisa y MD2 (Ananas comosus L.) en condiciones de Loma Bonita, en Oaxaca; acotan sobre el efecto de coberteras como control biológico por conservación contra áfidos en Nogal Pecanero; esbozan sobre la caracterización de cuatro genotipos de Frijol Negro en Martínez de la Torre, Veracruz, México; presentan una caracterización hidroecológica de la microcuenca de Arroyo Prieto, Yuriría, Gto., y alternativas para su restauración ambiental; presentan su investigación sobre el efecto del hongo Beauveria bassiana sobre solubilización de fosfatos y la disponibilidad de fósforo en el suelo; plantean su investigación sobre la Germinación y regeneración in vitro de Epidendrum falcatum LINDL; esbozan su artículo sobre genotipos de frijol negro y su tolerancia a sequía terminal en Veracruz, México

Long-term thermal sensitivity of Earth’s tropical forests

The sensitivity of tropical forest carbon to climate is a key uncertainty in predicting global climate change. Although short-term drying and warming are known to affect forests, it is unknown if such effects translate into long-term responses. Here, we analyze 590 permanent plots measured across the tropics to derive the equilibrium climate controls on forest carbon. Maximum temperature is the most important predictor of aboveground biomass (−9.1 megagrams of carbon per hectare per degree Celsius), primarily by reducing woody productivity, and has a greater impact per °C in the hottest forests (>32.2°C). Our results nevertheless reveal greater thermal resilience than observations of short-term variation imply. To realize the long-term climate adaptation potential of tropical forests requires both protecting them and stabilizing Earth’s climate

Genetics of hereditary motor and sensory neuropathy and the Costa Rican contribution

Hereditary motor and sensory neuropathy (HMSN) or Charcot-Marie-Tooth disease (CMT) is the most common hereditary illness of the peripheral nervous system. The genetics and the physiopathological aspects of the disease clarified until know, are here summarized. More than twenty genes and ten additional loci have been related with HMSN. These findings contribute to understand the metabolism of peripheral nerves and give the basis for molecular diagnostics and future therapy. Several Costa Rican families with CMT have been identified, specially with axonal forms. Two families present mutations in the myelin protein zero gene (MPZ). In addition, linkage have been found between the disease and locus 19q13.3 in an extended family, and a mutation segregating with the disease is present in a candidate gene of the critical interval. Costa Rica has several advantages for genetical studies, that can contribute importantly in the generation of knowledge in the neurogenetical field.El grupo de neuropatías motoras y sensoriales hereditarias (HMSN) o enfermedad de Charcot-Marie-Tooth (CMT) es el padecimiento hereditario más común del sistema nervioso periférico. El propósito de este trabajo es resumir los aspectos genéticos y fisiopatológicos más actuales de esta enfermedad. Más de veinte genes y diez loci adicionales han sido relacionados con HMSN. Estos hallazgos han contribuido con la comprensión del metabolismo de los nervios periféricos y sirven de base para el diagnóstico molecular y el diseño de terapias. Diversas familias costarricenses con CMT han sido identificadas: dos de ellas presentan mutaciones en el gen que codifica por la mielina proteína cero (MPZ). Además, un análisis de ligamiento localizó el gen que causa una forma axonal de la enfermedad en el cromosoma 19q13.3 en una extensa familia; también se detectó en esa región una mutación que co-segrega con la enfermedad y que modifica la secuencia de un gen candidato. Costa Rica presenta numerosas ventajas para estudios genéticos, que pueden contribuir en la generación de conocimiento en el área de la neurogenética