Self-assembling, protein-based intracellular bacterial organelles: emerging vehicles for encapsulating, targeting and delivering therapeutical cargoes

Many bacterial species contain intracellular nano- and micro-compartments consisting of self-assembling proteins that form protein-only shells. These structures are built up by combinations of a reduced number of repeated elements, from 60 repeated copies of one unique structural element self-assembled in encapsulins of 24 nm to 10,000-20,000 copies of a few protein species assembled in a organelle of around 100-150 nm in cross-section. However, this apparent simplicity does not correspond to the structural and functional sophistication of some of these organelles. They package, by not yet definitely solved mechanisms, one or more enzymes involved in specific metabolic pathways, confining such reactions and sequestering or increasing the inner concentration of unstable, toxics or volatile intermediate metabolites. From a biotechnological point of view, we can use the self assembling properties of these particles for directing shell assembling and enzyme packaging, mimicking nature to design new applications in biotechnology. Upon appropriate engineering of the building blocks, they could act as a new family of self-assembled, protein-based vehicles in Nanomedicine to encapsulate, target and deliver therapeutic cargoes to specific cell types and/or tissues. This would provide a new, intriguing platform of microbial origin for drug delivery

NCR-PCOPGene: An Exploratory Tool for Analysis of Sample-Classes Effect on Gene-Expression Relationships

Background. Microarray technology is so expensive and powerful that it is essential to extract maximum value from microarray data. Our tools allow researchers to test and formulate from a hypothesis to entire models. Results. The objective of the NCRPCOPGene is to study the relationships among gene expressions under different conditions, to classify these conditions, and to study their effect on the different relationships. The web application makes it easier to define the sample classes, grouping the microarray experiments either by using (a) biological, statistical, or any other previous knowledge or (b) their effect on the expression relationship maintained among specific genes of interest. By means of the type (a) class definition, the researcher can add biological information to the gene-expression relationships. The type (b) class definition allows for linking genes correlated neither linearly nor nonlinearly. Conclusions. The PCOPGene tools are especially suitable for microarrays with large sample series. This application helps to identify cellular states and the genes involved in it in a flexible way. The application takes advantage of the ability of our system to relate gene expressions; even when these relationships are noncontinuous and cannot be found using linear or nonlinear analytical methods

Modelos informáticos para entender la evolución. (Mecanismos de evolución adaptativa facilitada)

Not available«La generación espontánea de la vida en la tierra habría tenido tantas probabilidades de darse como el ensamblaje de un avión 747 por un tornado a su paso por un depósito de chatarra». Fred HoyleEl modelo darwinista es un modelo sencillo que pretende explicar la manera en la que los seres vivos han evolucionado. La simplicidad de sus planteamientos ha facilitado la difusión de estas ideas. Pero esa misma simplicidad hace que difícilmente pueda explicar la complejidad de los seres vivos. Tampoco explica la enorme velocidad de evolución de las especies, que se deduce de la aparente ausencia de intermediarios en el registro fósil. Para soslayar estos problemas, diversos autores han sugerido la presencia en la célula de mecanismos adaptativos y no preadaptativos, como sugiere el modelo darwinista. La arquitectura de los sistemas informáticos, así como los lenguajes de programación, han tendido, a medida que se han ido haciendo mas complejos, a adoptar la filosofía de los servicios prestados o programación orientada a objeto. Otras herramientas como el debugger han facilitado tremendamente la tarea de los programadores para depurar código y localizar y corregir errores de programación. La adopción de esta filosofía de trabajo ha posibilitado la aparición de sistemas informáticos complejos, robustos y de fácil actualización. Los principios que han posibilitado el aumento en complejidad, su robustez y han facilitado la evolución de lo sistemas informáticos, también podrían estar presentes en la célula. A estos mecanismos los podríamos llamar de «adaptación facilitada», y permitirían: a) introducir azar «controladamente» en los genes, b) acotar los conjuntos de genes sobre los que este mecanismo actúa, c) «validar» si los cambios introducidos han sido o no adaptativos, d) facilitar la fijación de dichos cambios en el genoma y e) facilitar la propagación horizontal, mediante virus, de genes adaptivos

Rediseño de la eficiencia catalítica y de la termorresistencia de la [Beta](1-->3)(1-->4)glucanasa de Bacillus licheniformis

Consultable des del TDXTítol obtingut de la portada digitalitzadaIntroducción Las b(lŸ3)(lŸ4) glucanasas son enzimas de gran interés biotecnólogico tanto en la industria cervezera como en la de fabricación de piensos. Los objetivos de esta tesis han sido: rediseñar la glucanasa de bacillus licheniformis con objeto de tratar de mejorar la actividad enzimática y determinar la función del lazo mayor del centro activo en dicho proceso, así como analizar y rediseñar la estabilidad térmica del enzima, en particular determinar la influencia del lazo mayor en la desnaturalización térmica, relacionándolo con el proceso y tipo de plegamiento. Análisis de los mutantes de saturación en la posición 58 de glucanasas 1. La reducción de volumen de la cadena lateral aumenta la actividad, aumentado la constante catalítica kcat, si bien disminuye la Km. El mutante M58G presenta la actividad más alta, hasta 6 veces más que el silvestre, y el mutante M58A presenta más de 4 veces la actividad del silvestre, ambos, en términos de kcat/Km. 2. Los residuos hidrófilos disminuyen la actividad. 3. Unicamente en mutantes aromáticos como M58F y M58W, se aprecia una disminución de valores de Km, respecto al enzima silvestre. El análisis de la termorresistencia 1. Con respecto al medio, serían claves el pH (por pérdida de interacciones pH dependientes), el tampón (por su posible papel quelante),y la presencia de sustrato (porque estabilizaría). 2. Con respecto a la estructura serían claves los aminoácidos del lazo y la coordinación del Ca++. La coordinación del Ca++ puede ser mejorada introduciendo una nueva interacción entre el catión y la beta 15, como en el caso del mutante N236D. 3. Finalmente, la termoinactivación de la glucanasa de Bacillus licheniformis, en todos los mutantes estudiados, siguen un patrón bifásico. Su análisis cinético permite justificar el efecto de diversos mutantes y el comportamiento del enzima frente a la temperatura.Introduction The (l-3)(l-4) glucanases are enzymes of great biotechnologyc interest in the brewery industry and in the manufacture of fodder. One objective of this thesis is to redesign the glucanase of bacillus licheniformis trying to improve its enzymatic activity to determine the function that the big loop, situated in the active centre, in this process. Another objective is to analyse and redesign the thermal stability of the enzyme, determining, in particular, the influence of the big loop in the thermal denaturation, and the relation with the process and type of folding. Analysis of the saturation at position 58 of glucanase 1. The reduction of volume of the lateral chain increases the activity, increasing the catalytic constant kcat, although the Km diminishes. Mutant M58G shows the highest activity, up to 6 times more than the wild type, and mutant M58A shows more than 4 times the activity of the wild type, both, in terms of kcat/Km. 2. Hydrophilic residues diminish the activity. 3. Only in the aromatic mutants, like M58F and M58W, we can observe that the Km values diminish, with respect to the wild enzyme. The analysis of the thermoresistance 1. Some factors of the buffer are essential: pH (by loss of pH dependent interactions ), the buffer composition (by its possible chelant action) and the substrate presence (it would stabilize the enzyme). 2. Regarding to structure, the amino acids of the loop and the coordination of the Ca++ would be key elements. The coordination of the Ca++ can be improved introducing a new interaction between the cation and beta 15, as in the case of mutant N236D. 3. Finally the thermoinactivation, of the glucanase of Bacillus licheniformis, in all of the mutants studied, follows a two-phases pattern. The kinetic analysis justifies the effect of several mutants and the behaviour of the enzyme versus the temperature

How hydrophobicity shapes the architecture of protein assemblies

Altres ajuts: acords transformatius de la UABThe interactions that give rise to protein self-assembly are basically electrical and hydrophobic in origin. The electrical interactions are approached in this study as the interaction between electrostatic dipoles originated by the asymmetric distribution of their charged amino acids. However, hydrophobicity is not easily derivable from basic physicochemical principles. Its treatment is carried out here considering a hydrophobic force field originated by "hydrophobic charges". These charges are indices obtained experimentally from the free energies of transferring amino acids from polar to hydrophobic media. Hydrophobic dipole moments are used here in a manner analogous to electric dipole moments, and an empirical expression of interaction energy between hydrophobic dipoles is derived. This methodology is used with two examples of self-assembly systems of different complexity. It was found that the hydrophobic dipole moments of proteins tend to interact in such a way that they align parallel to each other in a completely analogous way to how phospholipids are oriented in biological membranes to form the well-known double layer. In this biological membrane model (BM model), proteins tend to interact in a similar way, although in this case this alignment is modulated by the tendency of the corresponding electrostatic dipoles to counter-align

El sistema de gestión del medio ambiente en el marco de la Ley N° 27658 en la Municipalidad de Ate Vitarte, Lima

El Estado peruano a través de la Constitución Política impone responsabilidades de manera exclusiva a las municipalidades; que como gobierno más cercano a la sociedad tienen la responsabilidad inmediata e ineludible de la custodia y protección del medio ambiente. Parte de estas responsabilidades son el cuidado del medio ambiente, la disposición de residuos sólidos, el tratamiento de aguas residuales, el servicio de agua y desagüe, el saneamiento, la defensa del consumidor, la fiscalización de mercados, cementerios, mataderos, ferias, entre otros, que deben ser atendidos oportunamente de lo contrario los problemas se agudizarán generando el desorden, malestar y deterioro de la calidad de vida en general. En esta investigación se analizó la aplicación del Sistema de Gestión Ambiental en el marco de la Ley 27658; Ley de Modernización del Estado, es decir de qué manera se implementó el Sistema De Gestión Ambiental y qué medidas se adoptaron para atender los problemas medioambientales, si cuentan con los instrumentos de gestión ambiental. Para lo cual se planteó como objetivo Analizar el Sistema de Gestión del Medio Ambiente en el marco de la Ley 27658 en la Municipalidad del distrito de Ate - Vitarte. Este trabajo de investigación tiene un enfoque cualitativo, de tipo naturalista donde el objeto de investigación fue el Sistema de Gestión Ambiental y el análisis de datos se realizó de acuerdo a las fichas de recolección de datos que los sujetos y objeto de investigación nos proporcionaron de la cual emitimos los juicios de verdad. Consideró que el análisis de estudio de esta investigación aporta mayor claridad y evidencia a las deficiencias, limitaciones e inconvenientes en la instrumentalización del sistema de gestión ambiental, ya que la contaminación es un problema que aqueja este distrito y muchos distritos de nuestra capital y nadie quiere responsabilizarse trayendo consigo diversos tipos de enfermedades y destruyendo poco a poco la salud de sus habitantes y los seres vivos en general

PCOPGene-Net: Holistic Characterisation of cellular states from microarray data based on continuous and non-continuous analysis of gene-expression relationships

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Microarray technology is so expensive and powerful that it is essential to extract maximum value from microarray data, specially from large-sample-series microarrays. Our web tools attempt to respond to these researchers' needs by facilitating the possibility to test and formulate from a hypothesis to entire models under a holistic point of view.</p> <p>Results</p> <p>PCOPGene-Net is a web application for facilitating the study of the relationships among gene expressions under microarray conditions, to classify these conditions and to study their effect on expression relationships. Furthermore, the system guides the researcher in the navigation through the microarray data by providing the most suitable genes and information for the researcher's interests at each moment. We achieve all of these by means of the zoom-out operation, the zoom-in operation, the non-continuous analysis and crossing the PCOPGene results with external data-servers.</p> <p>Conclusion</p> <p>PCOPGene-Net helps to identify cellular states and the genes involved in these. All of that is accomplished in a flexible way, guided by the researcher's interests and taking advantage of the ability of our system to relate gene expressions, even when these relationships are non-continuous and cannot be found using linear or non-linear analytical methods. Currently, our tools are used for tumour-progression study from a holistic point of view.</p

Gene Ontology Function prediction in Mollicutes using Protein-Protein Association Networks

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Many complex systems can be represented and analysed as networks. The recent availability of large-scale datasets, has made it possible to elucidate some of the organisational principles and rules that govern their function, robustness and evolution. However, one of the main limitations in using protein-protein interactions for function prediction is the availability of interaction data, especially for Mollicutes. If we could harness predicted interactions, such as those from a Protein-Protein Association Networks (PPAN), combining several protein-protein network function-inference methods with semantic similarity calculations, the use of protein-protein interactions for functional inference in this species would become more potentially useful.</p> <p>Results</p> <p>In this work we show that using PPAN data combined with other approximations, such as functional module detection, orthology exploitation methods and Gene Ontology (GO)-based information measures helps to predict protein function in <it>Mycoplasma genitalium</it>.</p> <p>Conclusions</p> <p>To our knowledge, the proposed method is the first that combines functional module detection among species, exploiting an orthology procedure and using information theory-based GO semantic similarity in PPAN of the <it>Mycoplasma </it>species. The results of an evaluation show a higher recall than previously reported methods that focused on only one organism network.</p

Evaluación de cultivares de guandul [Cajanus cajan (L.) Millsp.] sensibles al fotoperíodo en la provincia San Juan, República Dominicana

El guandul [Cajanus cajan (L.) Millsp.] es una de las leguminosas más importante en el mundo, debido a sus elevados porcentajes de proteína de alta calidad, 8 a 10 % en verde y de 20 a 25 % en seco. En los últimos años la República Dominicana se ha convertido en importador de guandul fresco con 1 000 toneladas métricas promedio anual, debido principalmente a que las variedades utilizadas tienen baja productividad (870 a 1 450                 kg ha-1). El objetivo de esta investigación fue evaluar los componentes de desarrollo y rendimiento de cultivares de guandul sensibles al fotoperíodo en las localidades El Cercado y Asiento de Luisa, provincia San Juan. En ambas localidades, la preparación del terreno se realizó de forma mecanizada con tractor, se realizaron las actividades de corte, cruce y surqueo, luego se realizó riego pre-siembra por gravedad. La siembra se realizó en forma manual, depositando de 2-3 semillas en el suelo a una profundidad de 4-5 cm. Se realizó raleo 15 días después de la germinación y se dejó una sola planta. Se realizó un diseño de bloques completos al azar. Los tratamientos que tuvieron los rendimientos en verde más sobresalientes en El Cercado, fueron T4 (Buena Vista del Yagal) y T3 (Anónimo-2) con 8 678.89 kg ha-1 y 8 448.97 kg ha-1, respectivamente, mientras que en Asiento de Luisa fue Anónimo-2 con 7 221.66 kg ha-1. Se identificó un cultivar promisorio, con potencial para convertirse en variedad de uso en el país, se destaca: ‘‘Anónimo-2’’, ya que mostró buenas características agronómicas (rendimiento, porcentaje de desgrane, tamaño de grano y bajo porcentaje de oxidación del grano)