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- ItemRol de la E3 ligasa NEDD4-1 en la regulación de Mitofagia en células miogénicasSalas Venegas, Jeremy Antonio; Olguín Marín, Hugo César; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias BiológicasEl músculo esquelético de los vertebrados cuenta con la capacidad de regenerarse tras sufrir un daño, gracias a una pequeña población de células troncales musculares conocidas como células satélite (CS), las cuales se mantienen en un estado quiescente o de reposo proliferativo. El daño muscular desencadena distintos eventos, incluyendo la liberación de señales que activan a las CS, induciendo la entrada al ciclo celular y proliferación, generando células hijas, las cuales irán a reparar una fibra dañada o formar una fibra muscular de novo. Parte de las CS activadas escapan del proceso de diferenciación celular, recuperando el estado troncal, permitiendo la renovación de la población de CS quiescentes. En este contexto, PAX7 ha sido descrito como un factor de transcripción fundamental para la función de las CS, ya que su expresión promueve la mantención/readquisición del estado troncal, mientras que la reducción de sus niveles proteicos, permite la progresión miogénica y diferenciación terminal. La ubiquitin ligasa NEDD4-1 es capaz de ubiquitinar a PAX7, promoviendo su degradación vía proteosoma. Otros blancos moleculares de NEDD4-1 han sido descritos en diversos procesos celulares, más su función en distintas vías asociadas a la regeneración muscular ha sido poco explorada. Recientemente se ha descrito que la autofagia favorece la regeneración muscular promoviendo la mantención de la troncalidad de las CS y la diferenciación de mioblastos a miotubos y miofibras. Investigaciones previas muestran que el silenciamiento de la expresión de NEDD4-1 inhibe el flujo autofágico a través de la desregulación de los niveles de p62 y LC3, proteínas claves en la selección de cargos y formación de los autofagosomas, respectivamente. Además, el silenciamiento de NEDD4-1 resulta en la acumulación de mitocondrias con formas aberrantes. Estas observaciones sugieren que NEDD4-1 podría tener funciones más complejas durante la progresión miogénica, ya que además de participar en la regulación de la troncalidad de las CS, podría participar en el control de la autofagia general o específica (ej. mitofagia). En base a estos antecedentes, en esta tesis doctoral se buscó entender cómo NEDD4-1 participa de la regulación de la mitofagia en células miogénicas, en el marco de los procesos de proliferación y diferenciación miogénica, junto a la regeneración muscular. Las estrategias experimentales principales que fueron utilizadas son: i) la pérdida de función de NEDD4-1 y ii) la modulación farmacológica de la autofagia. Metodológicamente, i) se abordó in vitro mediante silenciamiento (siRNA) e in vivo mediante un modelo de recombinación genética célula-específica; ii) se abordó principalmente in vitro (cultivos celulares). Tanto en i) como en ii) se midieron marcadores de regeneración (PAX7,MYOG,MHC), autofagia (LC3,p62) y masa mitocondrial (mtHSP70). Los resultados obtenidos en esta tesis doctoral indican que la ausencia de NEDD4-1 resulta en una regeneración muscular deficiente y la caída en marcadores miogénicos claves en el proceso regenerativo, a su vez se observa una población mitocondrial con fenotipo fragmentado, una caída de los niveles de marcadores de masa mitocondrial y de flujo autofágico. Estos resultados apoyan la hipótesis de que NEDD4-1 es una proteína importante dentro de la regulación de la homeostasis mitocondrial y flujo autofágico, ambos procesos que han sido demostrados como fundamentales para una correcta regeneración muscular.
- ItemRole of Abl1 kinase in axon initial segment disassembly and its consequences on axonal trafficking in Alzheimer’s disease.(2024) Stuardo Castillo, Nicolás Gabriel; Álvarez Rojas, Alejandra; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias BiológicasAxon initial segment disassembly has recently begun to be appreciated as an important event in Alzheimer’s disease pathology as it directly impacts neuronal compartmentalization, leading to pathological processes like tau missorting. However, the molecular mechanisms that underlie the collapse of the axon initial segment scaffold are incompletely understood. Our lab has previously shown that Abl1 kinase, a non-receptor tyrosine kinase with multiple functions, becomes aberrantly activated in Alzheimer’s disease and promotes multiple deleterious cellular processes including dendritic spine collapse, tau hyperphosphorylation, neuronal apoptosis, among others. Given the important role of Abl1 in Alzheimer’s disease pathology and its emerging role in tau pathology, we set out to evaluate whether it could participate directly in axon initial segment collapse. Our results show that inhibition of Abl1 prevents amyloid-β fibril–promoted axon initial segment collapse, and conversely, that Abl1 allosteric activation promotes loss of Ankyrin G clustering. Through cytosolic extraction experiments, we show that active Abl1 associates to the axon initial segment scaffold, and that this association increases in response to amyloid-β fibril treatment. Furthermore, through expansion microscopy experiments we show that Abl1 can be found in the axon initial segment in vivo and in vitro. We then evaluated the effects of Abl1 activation on the axon initial segment actin cytoskeleton and found that it promotes a decrease in actin patch area and a generalized decrease in phalloidin stain intensity. In order to further our understanding of the underlying molecular mechanism, we evaluated the participation of MICAL3, a known AIS actin patch depolymerizing protein and Abl1 interactor, in the process of actin patch loss. Interestingly, we find that Abl1 appears to recruit MICAL3 to actin patches and that silencing MICAL3 expression with a shRNA precludes the actin patch disassembly induced by Abl1 activation, shedding light on a possible mechanism of AIS actin cytoskeleton disruption by Abl1. Finally, we evaluated 2 different cargoes that have been previously shown to depend on axon initial segment integrity for its correct compartmentalization: Rab11, a somatodendritic protein, and tau, an axonal protein. Strikingly, we find that Rab11 missorts into the axon, and tau missorts into the somatodendritic compartment in response to Abl1 activation, demonstrating a bidirectional failure in AIS barrier function. Taken together, our results show that Abl1 plays an important role in AIS destabilization and that this has important consequences in terms of protein compartmentalization, which are relevant processes in Alzheimer’s disease pathology.
- ItemCharacterization of the MYB60 Gene of Phaseolus vulgaris and its Role in Regulating Stomatal Aperture(2024) Martínez Barradas, Vera Isabel; Arce Johnson, Jorge Patricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía e Ingeniería ForestalIn this thesis the Phaseolus vulgaris MYB60 gene was characterized, and it is pointed as a promising candidate to improve its tolerance to drought stress. The specific objectives were: Characterize the ‘Zorzal’ cultivar physiological and yield response to drought stress in greenhouse. Identify, clone, and characterize the MYB60 gene of Phaseolus vulgaris orthologous to Arabidopsis thaliana including its coding region and promoter. Establish an in vitro regeneration protocol for the “Zorzal” common bean cultivar and design gRNAs that can be furtherly used for its edition. Zorzal presented physiological traits associated with drought tolerance. However, these traits are insufficient to maintain a stable yield under severe drought stress at the pre-flowering stage.Phaseolus vulgaris has a PvMYB60 ortholog gene to the MYB60 of Arabidopsis thaliana, with stomata-specific expression that is involved in promoting stomatal aperture.An in vitro regeneration method was developed that allows successful fertile plant regeneration of ‘Zorzal’ common bean by direct organogenesis from embryonic axis and embryonic apical meristem explants, with regeneration rates of 58.3 and 21.1% respectively, that together with the designed gRNAs provide a potential tool for genetic manipulation of Zorzal cultivar and common bean in general.
- ItemMecanosensibilidad en linfocitos B: rol en la dinámica y funcionalidad de lisosomas durante la sinapsis inmunológica(2023) Valle Batalla, Felipe Andrés del; Yuseff Sepúlveda, María Isabel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias BiológicasEl estudio de la mecanosensibilidad celular representa una rama de la biología que recientemente ha ganado mucho interés, reflejado en el premio Nobel de fisiología y medicina de 2021 otorgado a Ardem Patapoutian por el descubrimiento y caracterización del mecano-receptor PIEZO1. Sin embargo, poco se ha estudiado sobre cómo las señales mecánicas provenientes del entorno extracelular pueden dictar el funcionamiento del sistema inmune, y en particular, de los linfocitos B: las únicas células capaces de producir anticuerpos. En este trabajo se estudió cómo las propiedades físicas de la superficie presentadora de antígenos influyen en la capacidad de las células B para extraer antígenos inmovilizados y cómo estos procesos están conectados. Se encontró que, al interactuar con sustratos más rígidos, las células B experimentan respuestas de estiramiento celular aumentadas y mayor acetilación de tubulina, específicamente en el centro de la sinapsis inmunológica. En sustratos rígidos, los lisosomas se ubican en el centro de la sinapsis, lo que reduce su movilidad en comparación con sustratos más blandos. Los lisosomas además muestran una preferencia por asociarse con tubulina acetilada en contextos de mayor rigidez. Mecanísticamente, esto implica la translocación de ATAT1, una enzima acetilasa de microtúbulos, del núcleo al citoplasma de las células B, actuando como señal mecánica durante la estimulación del BCR. El silenciamiento de ATAT1 en células B disminuye su capacidad para estabilizar los lisosomas en la interfaz sináptica, lo que resulta en una extracción y presentación reducidas de antígenos inmovilizados a las células T. Estos hallazgos sugieren una vía que conecta la extracción de antígenos con señales mecánicas provenientes de células presentadoras de antígenos. En resumen, esta investigación aporta nuevos conocimientos y ofrece una base para comprender mejor las respuestas inmunológicas, con posibles implicaciones en terapias y trastornos inmunológicos.
- ItemConsidering local knowledge in adaptive capacity of local communities at the land-sea interface(2023) Barceló Carvajal, Matías Paulo; Gelcich, Stefan; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias BiológicasGlobally, coastal communities are facing changes and threats to biodiversity and food security. A major driver of change relates to declining productivity of fisheries and agriculture in coastal areas that depend on land and sea. Terrestrial and marine ecosystems provide diverse benefits to people through ecosystem services, such as food supply, coastal protection, climate regulation and cultural experiences. Since land-sea interactions can negatively affect the livelihoods of communities, it is important to understand how this interaction affects different ecosystem services at the land-sea interface and, consequently, human well-being. One way that coastal communities cope with these changes is through their adaptive capacity, i.e., their ability to respond to and anticipate change. An important indicator of adaptive capacity is local knowledge, which can help to cope with environmental threats that negatively affect natural resources. The objectives of this thesis are i) to identify approaches, tools and knowledge gaps on the study of land-sea interactions in their relationship with ecosystem services; ii) to assess the relationship between local knowledge, values and livelihoods to identify emerging synergies or trade-offs in this relationship; and iii) to assess how different dimensions of adaptive capacity, including local knowledge, determine the adaptive capacity of coastal communities. For the first objective, a systematic literature review of publications was conducted through Web of Science, using keywords on land-sea interaction. For objectives two and three, we conducted semi-structured interviews in local communities in the Valdivian coast, southern Chile. We assessed local knowledge, values and livelihoods. In addition, we assessed dimensions of adaptive capacity such as agency, social capital, institutions, local knowledge and assets, to determine their role in past and hypothetical future responses to resource depletion scenarios. The systematic review identified 166 publications. The results indicate that the main disciplines that have investigated land-sea interactions were biogeochemistry and ecology, with a focus on nutrients. Regarding ecosystem services, supporting and regulating services were the most investigated, with urbanization and agricultural and forestry effluents as the main topics of study. On the other hand, we highlight the low number of studies that include management strategies and social components in land-sea interaction. Regarding the second objective, the results show heterogeneity in the relationship between values and livelihoods: there are communities that may lose knowledge and values when they expand their livelihoods and communities that do not. Certain types of livelihood diversification strategies may result in constraints that can affect knowledge transmission and differences in the type of values. Finally, the results of objective three show the critical role of local knowledge in adaptive capacity in past and future responses to hazards that may affect resource-dependent local communities. These results highlight the importance of including local knowledge in an adaptive capacity framework. Our results demonstrate the knowledge gaps that exist at the land-sea interface and the importance of beginning to understand the role of local knowledge in the adaptive capacity of coastal communities in order to improve resource management practices at the land-sea interface and move towards more sustainable futures.