3.06 Tesis doctorado

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    Characterization 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 Forestal
    In 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.
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    Mecanosensibilidad 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 Biológicas
    El 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.
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    Considering 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 Biológicas
    Globally, 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.
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    The role of synaptic and extrasynaptic NMDA receptors imbalance and mitochondrial permeability in hit-induced brain trauma
    (2023) Mira Guzmán, Rodrigo Andrés; Cerpa Nebott, Waldo Francisco; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
    Los receptores del tipo N-metil-D-Aspartato (NMDA) son actores moleculares clave tanto en procesos de plasticidad sináptica como en mecanismos de muerte neuronal en el cerebro, incluyendo el hipocampo. Se distribuyen en regiones sinápticas y extrasinápticas gatillando diferentes vías de señalización. La actividad de los receptores NMDA extrasinápticos está asociada a disfunción mitocondrial a través de la entrada excesiva de calcio in vitro. Por otro lado, el trauma cerebral es el daño cerebral generado por fuerzas externas, siendo el trauma leve la forma más común de trauma cerebral. Diversos mecanismos de daño neuronal han sido descritos para el trauma leve incluyendo la función alterada de receptores NMDA y el deterioro en la función bioenergética de las mitocondrias. Aquí, se evaluó la relación directa entre el aumento en la actividad de receptores NMDA extrasinápticos y la sobrecarga de calcio mitocondrial y consecuente disfunción mitocondrial en un contexto de trauma cerebral in vivo. Para esto, se utilizó un modelo de trauma cerebral leve en ratones que consiste en el impacto de una bola de acero acelerada por gravedad en la zona frontal de la cabeza del animal. Todos los estudios fueron llevados a cabo en el hipocampo, región subcortical del cerebro no directamente expuesta al trauma. A pesar de que la actividad de los receptores NMDA no pudo ser evaluada directamente, se encontró un aumento en los niveles de glutamato extracelular, así como también un aumento en los niveles nucleares de FoxO3a, un factor de transcripción modulado por la actividad de receptores NMDA extrasinápticos, sugiriendo una mayor actividad de estos receptores. Utilizando mitocondrias aisladas del hipocampo, los efectos del trauma cerebral leve en las mitocondrias fueron caracterizados. Se encontró una disminución en el potencial de membrana mitocondrial, así como un aumento en los niveles intra-mitocondriales de calcio, sugiriendo disfunción mitocondrial. Por otro lado, se encontró también un aumento en los niveles proteicos de MICU3, y aumento en los niveles proteicos y la actividad de NCLX. Para relacionar directamente las alteraciones de los receptores NMDA y las alteraciones mitocondriales, se realizó la inhibición farmacológica de los receptores NMDA extrasinápticos con Memantina a una dosis de 10 mg/kg por 6 días en el modelo de trauma cerebral leve usado. El tratamiento con Memantina no fue capaz de contrarrestar los cambios mitocondriales inducidos por el trauma cerebral leve, pero sí produjo cambios mitocondriales por sí solo. Los resultados sugieren tanto una alteración en la señalización de los receptores NMDA luego del trauma leve, así como también signos de disfunción mitocondrial. Sin embargo, los resultados también sugieren que las células del hipocampo responden al trauma leve aumentando los niveles de NCLX para aminorar el daño mitocondrial y evitar la muerte celular. Queda aún por dilucidar el rol que juegan los receptores NMDA extrasinápticos en los cambios mitocondriales observados. Esta es la primera vez que se estudian los cambios en el manejo mitocondrial del calcio en el trauma cerebral, y es además la primera vez que se documenta la regulación de NCLX en neuropatología aguda como el trauma cerebral.
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    Urbanización costera en Chile. Efectos en las comunidades de aves, las percepciones de las personas y su conexión con la costa.
    (2023) Graells Contreras, Giorgia Yoely; Gelcich, Stefan; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
    En el mundo, más del 40% de las personas viven en áreas costeras, las cuales han modificado el ecosistema natural en el que se encuentran y han puesto en riesgo la interacción de los ecosistemas marinos y terrestres. A pesar de su importancia, los efectos de la urbanización costera han sido poco estudiados, en particular el ecotono marino-terrestre. Considerando que el ser humano es el principal modelador del ecosistema urbano, esta tesis estudió los efectos de la urbanización costera en Chile con un enfoque socio-ecológico. Para esto se evaluó la diversidad de aves y su uso de hábitats, las percepciones humanas y la narrativas de las ciudades. Se identificó que la urbanización costera ha generado cambios en el ecotono y estos permiten la coexistencia de especies marinas y terrestres de aves. El uso de diferentes hábitats por especies de aves impacta en la percepción de las personas, en donde no todas las especies son percibidas por igual y dependen del lugar donde son vistas. En general, las personas tienen una percepción más positiva de ver aves en áreas naturales, ellas disfrutan el verlas y las conectan con el borde costero. Esta actividad junto con otras experiencias físicas y psicológicas corresponden a la mayor forma de conexión de las personas con el mar. Cuanto mayor sea el acceso al borde costero, mayor será la probabilidad de dicha conexión. Por lo tanto, modificaciones en planificación y diseño urbano pueden mejorar la relación entre la urbanización y los ecosistemas costeros.