Doctorado en Ciencias Biomédicas

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    A trans-methylation mechanism between the two major H3K9 methyltransferases SETDB1 and SUV39H1 regulates heterochromatin establishment
    (2018-09-21) Cruz Tapias, Paola Andrea; Ait-Si-Ali, Slimane; Ramírez Clavijo, Sandra Rocío
    La tri-metilación de la lisina 9 de la histona 3 (H3K9me3) es una modificación epigenética requerida para la formación y el mantenimiento de la heterocromatina, la estabilidad genómica y el silenciamiento de elementos transposables en células madre embrionarias (CMEs). SETDB1 es una metiltransferasa específica de la lisina 9 de la histona 3 crucial durante el desarrollo de los mamíferos debido a que regula la pluripotencia de las CMEs en el embrión. Los resultados de este trabajo sugieren que SETDB1 lleva a cabo un proceso de auto-metilación que es requerido para el mantenimiento de la pluripotencia, el crecimiento y la viabilidad de las CMEs murinas. Adicionalmente, análisis de transcriptoma completo (RNA-seq) mostraron que la integridad de las dos lisinas auto-metiladas es requerida para el silenciamiento tanto de genes codificantes como de elementos transposables. De hecho, análisis de ChIP-seq revelaron que una deficiencia en la auto-metilación conlleva a una disminución en el establecimiento de H3K9me3 en loci blanco. Nuestros resultados sugieren que la auto-metilación de SETDB1 es un pre-requisito para la trans-metilación por SUV39H1. Este mecanismo podría regular no solamente la interacción física entre SETDB1 y SUV39H1 (vía el cromodominio de SUV39H1), sino también la cooperación para el establecimiento y el mantenimiento de la heterocromatina y el silenciamiento de los elementos transposables. Por todo lo anterior, los resultados de este trabajo revelan un nuevo mecanismo que regula las funciones de SETDB1, el cual es crucial para la identidad y el mantenimiento de las CMEs.
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    Identification of transcriptomic responses related to normal, healthy and accelerated aging
    (2018-12-14) Payan-Gomez, Cesar; Ramírez Clavijo, Sandra Rocío
    El envejecimiento es la reducción de las capacidades fisiológicas y adaptativas del organismo con el paso del tiempo. La acumulación de daño en el ADN podría ser el evento central desencadenante del proceso de envejecimiento. Los síndromes progeroides causados por una deficiencia de la sub-vía de reparación de escisión de nucleótidos acoplada a transcripción (TCR-NER) presentan un vínculo directo entre daño en el ADN y envejecimiento. Hay un paralelo entre la respuesta transcripcional de ratones progeroides y ratones sometidos a restricción dietética (DR) (una intervención que prolonga la vida). La DR aumenta la resistencia a diferentes formas de estrés. Ratones deficientes en TCR-NER también son menos susceptibles a un tipo de estrés agudo. El paralelo entre las respuestas transcriptómicas de los animales en dos extremos de esperanza de vida se ha explicado por la existencia de una respuesta de supervivencia programada. Esta tesis aborda varias cuestiones relacionadas con la respuesta de supervivencia utilizando principalmente el análisis de datos transcriptómicos. Primero, se estableció que los ratones viejos activan una respuesta de supervivencia incompleta después de tres días de DR, en segundo lugar, se describió un mecanismo común de activación de la respuesta protectora. En tercer lugar, se proporcionó una conexión entre la acumulación de daño en el ADN y la neurodegeneración. Finalmente, por medio de una metodología de análisis integrador sobre datos de transcriptómica de cerebro humano se encontró que en envejecimiento normal los astrocitos desarrollan dos fenotipos opuestos.
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    Estudio de interacciones hospedero-patógeno y proteína-proteína en Plasmodium Vivax : evaluación de las proteínas del cuello de optrias -2, -4 y -5 y del antígeno apical de membrana-1
    (2018-04-16) Arévalo-Pinzón, Gabriela; Patarroyo, Manuel A.; Fuentes García, Manuel; Fernández-Soto, Pedro
    La malaria es una de las enfermedades tropicales transmitidas por vectores más importantes a nivel mundial, donde Plasmodium vivax representa una de las especies más ampliamente distribuidas, afectando ~13.8 millones de personas por año. Pese a ello, el progreso aparentemente lento de la infección y los niveles bajos de parasitemia en el humano, comparados a lo reportado en Plasmodium falciparum, han llevado a clasificar a la infección por P. vivax erróneamente como benigna. Esto, sumado a los retos experimentales que trae consigo el cultivo de este parásito, obstaculizan en gran medida el conocimiento a nivel biológico, celular y molecular, necesario para el desarrollo de métodos de control efectivos contra P. vivax. Hoy en día, se conoce que un inadecuado diagnóstico, el mal manejo terapéutico y/o el retraso en el tratamiento, pueden llevar a recaídas y estados de enfermedad grave, similares a los reportados para la malaria producida por P. falciparum, lo que impone retos en la búsqueda de nuevas alternativas específicas contra esta especie. Teniendo en cuenta la necesidad de identificar posibles blancos terapéuticos contra P. vivax, este trabajo se enfocó en estudiar interacciones del tipo receptor-ligando y proteína-proteína de moléculas de P. vivax localizadas en los organelos apicales de esquizontes intraeritrocíticos. Basados en estudios previos en P. falciparum y Toxoplasma gondii, donde se describe la importancia funcional de las proteínas localizadas en el cuello de las roptrias (RONs) -2, -4 y 5 y del antígeno apical de membrana 1 (AMA1), se caracterizó en P. vivax la unión de cada una de estas proteínas con reticulocitos humanos y se evaluó la capacidad de PvRON2 para establecer interacciones con las proteínas PvRON4, PvRON5 y PvAMA1. Para esto, inicialmente se caracterizó mediante herramientas bioinformáticas y experimentales la presencia de los genes pvron4 y pvron5 en el genoma y transcriptoma de esquizontes de la cepa Vivax Colombia Guaviare 1 (VCG-1) de P. vivax. Estos dos genes codifican proteínas de alto peso molecular que se expresan en el polo apical de esquizontes y co-localizan con proteínas presentes en las roptrias. Para evaluar la capacidad de interacción de las proteínas PvRON2, PvRON4, PvRON5 y PvAMA1 con receptores sobre la membrana de reticulocitos humanos, todas ellas fueron producidas de forma recombinante y purificadas mediante cromatografía de afinidad. Se encontró que la proteína recombinante PvRON5 se unió tanto a normocitos como a reticulocitos CD71+, con una marcada preferencia por reticulocitos humanos. Por su parte, las proteínas recombinantes que incluyen los dominios I y II de PvAMA-1 (PvAMA-DI-DII), la región central de la proteína PvRON2 (PvRON2-RI) y la región carboxi-terminal de PvRON4, interactúan específicamente con reticulocitos CD71+CD45-. Los estudios de competencia de unión con péptidos sintéticos que cubren las secuencias de las proteínas recombinantes mostraron que los péptidos 21270 (derivado del DI de PvAMA1), 40305 (de PvRON4) y 40595 (de PvRON2-RI) fueron capaces de inhibir la unión de las proteínas recombinantes a reticulocitos CD71+CD45-, lo que sugiere que estas secuencias peptídicas contienen parte de las propiedades de unión de cada una de las proteínas de las que derivan. Los tres péptidos se unen específicamente y con alta afinidad a eritrocitos con porcentajes de unión mayores al 2% (obtenidas de las curvas de unión específica), permitiendo catalogarlos como péptidos con alta capacidad de unión a eritrocitos (HABPs, del inglés High Activity Binding Peptides). La unión de las proteínas PvAMA1 y PvRON4 a eritrocitos humanos fue sensible al tratamiento de los eritrocitos con diferentes enzimas (tripsina, quimotripsina y/o neuraminidasa), sugiriendo que la naturaleza de los receptores para estas proteínas es de tipo proteico. Estos resultados destacan la función de adhesina de las proteínas evaluadas y revelan las regiones mínimas de interacción con la célula hospedera, que sumado a la expresión de estas proteínas en esquizontes intraeritrocíticos y su localización en organelos apicales, sugieren una fuerte participación de estas moléculas durante el proceso de invasión de los merozoitos de P. vivax a reticulocitos humanos. Finalmente, mediante resonancia de plasmones de superficie, se caracterizaron las interacciones entre la proteína PvRON2 con las proteínas PvRON4, PvRON5 y PvAMA1. Los análisis revelaron que la región carboxi-terminal de la proteína PvRON2 (PvRON2-RII) y PvRON2-RI interactúan específicamente y con alta afinidad con el dominio II y III de PvAMA1 (PvAMA-DII-DIII) y con una menor afinidad con las proteínas PvAMA-DI-DII, PvRON4 y PvRON5. Al modificar algunos residuos de la proteína PvAMA1, reportados en P. falciparum como críticos en la interacción RON2-AMA1, no se encontraron diferencias importantes en los valores de las velocidades de asociación (Kon), disociación (Koff) y en la constante de disociación de la interacción (kD). Esto sugiere que, si bien existen interacciones proteína-proteína (IPP) conservadas entre estos parásitos (Pv-Pf), cada parásito utiliza distintas regiones de las proteínas para interactuar, lo que resalta su capacidad para especializarse o restringirse para invadir un tipo de célula específica y pone de manifiesto aún más la necesidad de diseñar medidas de control específicas contra P. vivax.
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    Genómica funcional y disección molecular de FOXD1 para la identificación de nuevos biomarcadores genéticos asociados a patologías de la reproducción de origen endometrial y placentario
    (2018-12-03) Quintero Ronderos, Paula Juliana; Laissue, Paul
    El aborto espontáneo recurrente (AER) se define como dos o más pérdidas consecutivas de la gestación antes de la semana 20 del desarrollo intrauterino. Esta patología afecta a aproximadamente entre el 1% y el 5% de las parejas. La etiología del AER se puede dividir en causas no-genéticas como genéticas. Sin embargo, ~50% de los casos se considera idiopático. De manera análoga, la etiología molecular de la falla de implantación recurrente (FIR), definida como la falla de la implantación en al menos 2 o más ciclos consecutivos de fertilización in vitro, es poco conocida. La etiología molecular del AER y de la FIR está asociada potencialmente a variantes de secuencia en cientos de genes candidato que participan en las cascadas moleculares fisiológicas de la implantación y durante toda la gestación. La aproximación gen candidato, usando la secuenciación de Sanger, ha sido de utilidad para la descripción de pocos genes implicados en el AER. La secuenciación de siguiente generación (NGS) ha sido una herramienta eficiente puesto que permite el estudio simultáneo de múltiples genes relacionados con enfermedades complejas. En la primera parte de este trabajo de tesis se utilizó la aproximación NGS-exoma para identificar nuevos genes y mutaciones potencialmente implicadas en el desarrollo del AER. Algunas de las mutaciones encontradas por este abordaje fueron estudiadas mediante ensayos funcionales in vitro para determinar su posible efecto deletéreo. La identificación de la variante THBD p.Trp153Gly en mujeres colombianas con AER y su validación mediante ensayos funcionales in vitro sugiere, por primera vez, una relación directa entre formas mutantes de esta proteína y la fisiopatología del AER, considerándose como un posible marcador molecular para el diagnóstico en pacientes colombianas con AER idiopático. En la segunda parte del presente trabajo de tesis identificamos y estudiamos funcionalmente nuevas mutaciones de FOXD1, un gen relevante en la fisiología endometrial y placentaria, identificadas en pacientes FIR, AER, preeclampsia (PE) y retardo del crecimiento intrauterino (RCIU). Los ensayos funcionales in vitro demostraron que las mutaciones FOXD1-p.His267Tyr y FOXD1-p.Arg57del. modifican la transactivación del promotor de C3, contribuyendo con el fenotipo. FOXD1 podría considerarse en consecuencia un marcador molecular diagnóstico para las pacientes con AER, FIR, RCIU y PE. Por último, ensayos por inmunoprecipitación de la cromatina secuenciación NGS (ChIP-seq) permitieron determinar potenciales nuevos genes blanco directos de FOXD1 (CTSC, CD86, CMA1 y TRPC6) en un contexto placentario. La información generada durante este trabajo de tesis aporta al conocimiento sobre el origen genético del AER, la FIR, y el RCIU/PE. Estos resultados podrían ser de utilidad para los especialistas clínicos en el contexto del desarrollo de la medicina traslacional.
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    New molecular approches using AR, FOXA1 and HER2 for outcome classification of estrogen Receptor-Positive (ER+) breast cancers”
    (2018-06-06) Rangel Jiménez, Nelson Enrique; Sapino, Anna; Ramírez Clavijo, Sandra Rocío
    Here, we studied new prognostic and predictive easy access strategies in breast cancer (molecular markers), for better classify ER+ breast cancer disease, which might provide additional information and be complementary to the clasical clinical-pathological prediction models.