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Resumen A medida que el tiempo transcurre se han desarrollo nuevas metodologías, técnicas y herramientas en favor de la salud pues aún hay enfermedades que no se pueden detectar con anticipación o que el costo del estudio puede ser muy elevado por lo que un gran paso para ello son los biomarcadores o marcadores biológicos definidos como aquellas particularidades medibles que indican lo que sucede en un organismo o célula este puede ser un proceso normal, patogénico o una respuesta farmacológica [1]. Históricamente hablando, el primer bioindicador fue atribuido a Isaakson en 1980, el cual utilizó la medida del nitrógeno urinario como un marcador independiente de la medida de la ingesta de proteínas, que hasta el día de hoy sigue vigente; siendo uno de los más utilizados [2]. Debido a la funcionalidad de éstos, deben contar con atributos específicos para ser un buen marcador: No invasivo, especifico, sensible, estable, sólido, predictivo y de relevancia clínica [3]. Existen diversas formas de clasificar a los marcadores como estar basados en ómicas o en función de su temporalidad, no obstante, la clasificación más común los divide en tres tipos [4]: · Exposición: Evalúa la existencia de algún xenobiótico o metabolito en un organismo; ya sea por dosis interna o efectiva · Efecto: Evalúa anomalías en el organismo asociadas a patologías. Desde un enfoque epigenético, genético y citogenético. · Susceptibilidad: Evalúa en el organismo la capacidad de heredar o adquirir de reaccionar a sustancias exógenas. Por polimorfismos. La importancia de estas herramientas reside en su fiabilidad ya que brindan datos eficaces y seguros por lo que [6]: · Permiten a los investigadores diseñar estudios más pequeños y eficientes · Reducen la cantidad de pacientes expuestos a un determinado tratamiento · Detienen las intervenciones potencialmente dañinas para los pacientes · Aceleran la determinación de la enfermedad En pocas palabras son sistemas de alerta temprana, económicos y rápidos para la detección de enfermedades. Un ejemplo de ellos son los niveles de microRNAs circulantes asociados con distintas patologías relacionadas con la nutrición [7]., {"references":["Biomarkers Definitions Working Group. Biomarkers and surrogate endpoints: preferred definitions and conceptual framework. Clin Pharmacol Ther [Internet]. 2001;69(3):89–95. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1067/mcp.2001.113989","Hedrick VE, Dietrich AM, Estabrooks PA, Savla J, Serrano E, Davy BM. Dietary biomarkers: advances, limitations and future directions. Nutr J [Internet]. 2012;11(1):109. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1186/1475-2891-11-109","Martín-Ventura JL, Blanco-Colio LM, Tuñón J, Muñoz-García B, Madrigal-Matute J, Moreno JA, et al. Biomarcadores en la medicina cardiovascular. Rev Esp Cardiol [Internet]. 2009;62(6):677–88. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1016/s0300-8932(09)71335-1","Sandra S, Arango V. Biomarcadores para la evaluación de riesgo en la salud humana. Revista Facultad Nacional de Salud Pública. el 29 de enero de 2012;75–82. Disponible en: http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-386X2012000100009","Poblete-Naredo I, Albores A. Molecular biomarkers to assess health risks due to environmental contaminants exposure. Biomedica [Internet]. 2016;36(2):309. Disponible en: http://dx.doi.org/10.7705/biomedica.v36i3.2998","Strimbu K, Tavel JA. What are biomarkers? Curr Opin HIV AIDS [Internet]. 2010;5(6):463–6. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1097/COH.0b013e32833ed177","Corella D, Ordovás JM. Biomarcadores: antecedentes, clasificación y guía para su aplicación en epidemiología nutricional. Revista Española de Nutrición Comunitaria. 2015;176–187. Disponible en: https://pesquisa.bvsalud.org/portal/resource/pt/ibc-150122"]}

[ES] La investigación en Biología de Sistemas se ha expandido en los últimos años. El análisis simultáneo de diferentes tipos de datos ómicos permite el estudio de las conexiones y relaciones entre los diferentes niveles de organización celular. La presente tesis doctoral tiene como objetivo desarrollar y aplicar estrategias de integración multiómica al campo de la biología de sistemas. El elevado coste de las tecnologías ómicas, dificulta que los laboratorios puedan abordar un estudio multiómico completo. No obstante, la gran disponibilidad de datos ómicos en repositorios públicos, permite el uso de estos datos ya generados. Desafortunadamente, la combinación de datos ómicos provenientes de diferentes orígenes, da lugar a la aparición de un ruido no deseado en los datos, el efecto lote. El efecto lote impide el correcto análisis conjunto de los datos y es necesario el uso de los llamados Algoritmos de Corrección de Efecto Lote para eliminarlo. En la actualidad, existe un gran número de éstos algoritmos que se basan en diferentes modelos estadísticos. Sin embargo, los métodos existentes no están pensados para los diseños multiómicos ya que solo permiten la corrección de un mismo tipo de ómica que debe haber sido medida en todos los lotes. Por ello desarrollamos la herramienta MultiBaC basada en la regresión PLS y modelos ANOVA-SCA, que permite la corrección del efecto lote en diseños multiómicos, permitiendo la corrección de datos que no hayan sido medidos en todos los lotes. En este trabajo, MultiBaC fué validado y evaluado en diferentes conjuntos de datos, además presentamos MultiBaC como paquete de R para facilitar su uso. La mayoría de métodos existentes de integración multiómica son métodos multivariantes basados en el análisis del espacio latente. Estos métodos se conocen como ``dirigidos por datos'', y se basan en la búsqueda de correlaciones para determinar las relaciones entre las variables. Estos métodos necesitan de gran cantidad de observaciones o muestras para poder encontrar correlaciones significativas. Lamentablemente, en el mundo de la biología molecular, los conjuntos de datos con un gran número de muestras no son muy habituales, debido al elevado coste de generación de los datos. Como alternativa a los métodos dirigidos por datos, algunas estrategias de integración multiómicas se basan en métodos ``dirigidos por modelos''. Estos métodos pueden ajustarse con un menor número de observaciones y son muy útiles para encontrar relaciones mecanísticas entre los componentes celulares. Los métodos dirigidos por modelos necesitan de una información a priori, el modelo, que normalmente es un modelo metabólico del organismo estudiado. Actualmente, sólo transcriptómica y metabolómica cuantitativa, han sido los dos tipos de dato ómico que se han integrado con éxito usando métodos dirigidos por modelos.Sin embargo, la metabolómica cuantitativa no está muy extendida y la mayoría de laboratorios generan metabolómica no cuantitativa, la cuál no puede integrarse con los métodos actuales. Para contribuir en esta cuestión, desarrollamos MAMBA, una herramienta de integración multiómica dirigida por modelos y basada en métodología de optimización matemática, que es capaz de analizar conjuntamente metabolómica no cuantitativa con otro tipo de ómica asociada a genes, como por ejemplo la trascriptómica. MAMBA fue comparado con otros métodos existentes en cuanto a la capacidad de predcción de metabolitos y fué aplicado al conjunto interno de datos multiómicos. Este conjunto de datos multiómicos fue generado dentro del proyecto PROMETEO, en el cuál está enmarcada esta tesis. MAMBA demostró capturar la biología conocida sobre nuestro diseño experimental, además de ser útil para derivar nuevas observaciones e hipótesis biológicas. En conjunto, esta tesis presenta herramientas útiles para el campo de la biología de sistemas, y que cubren tanto el preprocesado de datos multiómicos como su posterior análisis estadístico integrativo., [CA] La investigació en Biologia de Sistemes s'ha expandit els darrers. L'anàlisi simultània de diferents tipus de dades òmiques permet l'estudi de les connexions i les relacions entre els diferents nivells d'organització cel·lular. Aquesta tesi doctoral té com a objectiu desenvolupar i aplicar estratègies dintegració multiòmica al camp de la biologia de sistemes. L'elevat cost de les tecnologies òmiques dificulta que els laboratoris puguin abordar un estudi multiòmic complet. Això no obstant, la gran disponibilitat de dades òmiques en repositoris públics permet l'ús d'aquestes dades ja generades. Malauradament, la combinació de dades òmiques provinents de diferents orígens, dóna lloc a l'aparició d'un soroll no desitjat en les dades, l'efecte lot. L'efecte lot impedeix la correcta anàlisi conjunta de les dades i cal utilitzar els anomenats algorismes de correcció d'Efecte lot per eliminar-lo. Actualment hi ha un gran nombre d'aquests algorismes que corregeixen l'efecte lot que es basen en diferents models estadístics. Tot i això, els mètodes existents no estan pensats per als dissenys multiòmics ja que només permeten la correcció d'un mateix tipus de dada òmica que ha d'haver estat mesurada en tots els lots. Per això desenvolupem la nostra eina MultiBaC basada en la regressió PLS i models ANOVA-SCA, que pot corregir l'efecte lot en dissenys multiòmics, permetent la correcció de dades que no hagin estat mesurades a tots els lots. En aquest treball, MultiBaC ha sigut validat i avaluat en diferents conjunts de dades, a més a més, presentem MultiBaC com a paquet de R per facilitar l'ús de la nostra eina. La majoria de mètodes d'integració multiòmica existents són mètodes multivariants basats en l'anàlisi de l'espai latent. Aquests mètodes es coneixen com a "dirigits per dades", i es basen en la cerca de correlacions per determinar les relacions entre les diferents variables. Els mètodes dirigits per dades necessiten gran quantitat d'observacions o mostres per poder trobar correlacions significatives entre les variables. Lamentablement, al món de la biologia molecular, els conjunts de dades amb un gran nombre de mostres no són molt habituals, degut a l'elevat cost de generació de les dades òmiques. Com a alternativa als mètodes dirigits per dades, algunes estratègies d'integració multiòmiques es basen en mètodes "dirigits per models". Aquests mètodes poden ajustar-se amb un nombre menor d'observacions i són molt útils per trobar relacions mecanístiques entre els components cel·lulars. Tot i això, els mètodes dirigits per models necessiten una informació a priori, el model, que normalment és un model metabòlic de l'organisme estudiat. Actualment, únicament transcriptòmica i metabolòmica quantitativa, han estat els dos tipus de dada òmica que s'han integrat amb èxit usant mètodes dirigits per models. No obstant això, la metabolòmica quantitativa no està gaire estesa i la majoria de laboratoris generen metabolòmica no quantitativa, les quals no es poden integrar amb els mètodes actuals. Per contribuir en aquesta qüestió, hem desenvolupat MAMBA, una eina d'integració multiòmica dirigida per models i basada en la metodologia d'optimització matemàtica, que és capaç d'analitzar conjuntament metabolòmica no quantitativa amb un altre tipus d'òmica associada a gens, com per exemple la trascriptòmica. MAMBA va ser comparat amb altres mètodes existents quant a la capacitat de predcció de metabòlits i va ser aplicat al conjunt intern de dades multiòmiques. Aquest conjunt de dades multiòmiques va ser generat dins del projecte PROMETEO, en el qual està emmarcada aquesta tesi. Es demostra que MAMBA capturar la biologia coneguda sobre el nostre disseny experimental, a més de ser útil per derivar noves observacions i hipòtesis biològiques. En conjunt, aquesta tesi presenta eines útils per al camp de la biologia de sistemes, i que cobreixen tant el preprocessament de dades multiòmiques com la seua posterior anàlisi estadística integrativa., [EN] Systems Biology research has expanded over the last years together with the development of omic technologies. The combination and simultaneous analysis of different kind of omic data allows the study of the connections and relationships between different cellular layers. Indeed, multiomic integration strategies provides a key source of knowledge about the cell as a system. The present Ph.D. thesis aims to study, develop and apply multiomic integration approaches to the field of systems biology. The still high cost of omics technologies makes it difficult for most laboratories to afford a complete multiomic study. However, the wide availability of omic data in public repositories allows the use of these already generated data. Unfortunately, the combination of omic data from different sources provokes the appearance of unwanted noise in data, known as batch effect. Batch effect impairs the correct integrative analysis of the data. Therefore, the use of so-called Batch Effect Correction Algorithms is necessary. As of today, there is a large number of such algorithms based on different statistical models and methods that correct batch effect and are part of the data pre-processing steps. However, the existing methods are not intended for multi-omics designs as they only allow the correction of the same type of omic data that must be measured across all batches. For this reason, we developed MultiBaC algorithm, which removes batch effect in multiomic designs, allowing the correction of data that are not measured across all batches. MultiBaC is based on PLS regression and ANOVA-SCA models and was validated and evaluated on different datasets. We also present MultiBaC as an R package to facilitate the use of this tool. Most existing multiomic integration approaches are multivariate methods based on latent space analysis. These methods are known as data-driven as they are based on the search for correlations to determine the relationships between the different variables. Data-driven methods require a large number of observations or samples to find robust and/or significant correlations among features. Unfortunately, in the molecular biology field, data sets with a large number of samples are not very common, again due to the high cost of generating omic data. As an alternative to data-driven methods, some multiomic integration strategies are based on model-driven approaches. These methods can be fitted with a smaller number of observations and are very useful for finding mechanistic relationships between different cellular components. However, model-driven methods require a priori information, which is usually a metabolic model of the organism under study. Currently, only transcriptomics and quantitative metabolomics have been successfully integrated using model-driven methods. Nonetheless, quantitative metabolomics is not very widespread and most laboratories generate non-quantitative or semi-quantitative metabolomics, which cannot be integrated with current methods. To address this issue, we developed MAMBA, a model-driven multiomic integration method that relies on mathematical optimization problems and is able to jointly analyze non-quantitative or semi-quantitative metabolomics with other types of gene-centric omic data, such as transcriptomics. MAMBA was compared to other existing methods in terms of metabolite prediction accuracy and was applied to a multiomic dataset generated within the PROMETEO project, in which this thesis is framed. MAMBA proved to capture the known biology of our experimental design and was useful for deriving new findings and biological hypotheses. Altogether, this thesis presents useful tools for the field of systems biology, covering both the pre-processing of multiomic datasets and their subsequent statistical integrative analysis.

[eng] Intrinsically disordered proteins (IDPs) landed on the molecular biology framework at the turn of the 20th century to challenge the established protein function- structure paradigm. Due to their inherent flexibility and disorder-to-order transitions, IDPs play an important role in the adaptive regulation and mediation of biological responses within cells. However, the intrinsic disorder makes IDPs difficult to characterise by experimental techniques, hindering the elucidation of their mechanisms of action in biological functions. Molecular dynamics simulations can capture the conformational ensembles of macromolecules, but several issues need to be when simulating IDPs, such as proper parameterisation to reproduce the intrinsic disorder, improvement of the conformational sampling, or factors related to the cellular environment such as ionic strength, pH, molecular crowding, etc. With the recent introduction of these proteins in the scientific landscape, this thesis is presented as a contribution to provide further insight into simulations of IDPs, especially on the effect of pH. Due to the high abundance of ionisable amino acids in IDPs, the incorporation of charge-conformation coupling into in-silico modelling is critical. Therefore, the effect of the dynamic change of protonation states depending on the solvent pH to generate conformational ensembles of IDPs is investigated using the constant pH Molecular Dynamics method. During the study, some shortcomings of this method were identified, which led to a detailed assessment of this approach implemented in AMBER. On the other hand, new force fields and water models designed for IDP simulation, as well as coarse-grained models or sampling techniques, are evaluated on the model IDP peptide, histatin-5, with one of the most extensive simulations of this peptide. Finally, we focus on the IDP α-synuclein (αS), which is implicated in Parkinson's disease through its fibrillation and oligomerisation leading to deposition in Lewis bodies. Using the IDP-specific force field ff14IDPSFF, β-sheet-rich intermediates are detected in a fragment of αS. In addition, we provide a first insight into the effect of pH on αS and β- synuclein, and plan to continue this study in the future, using the knowledge gained in this thesis to unravel the mechanism of fibrillogenesis of these proteins., [cat] Les proteïnes intrínsecament desordenades (IDPs) es van popularitzar en el marc de la biologia molecular a principis del segle XX per a qüestionar el paradigma de funció- estructura de les proteïnes. A causa de la seva flexibilitat intrínseca i les transicions de desordre-a-ordre, les IDPs exerceixen un paper clau en la regulació adaptativa i la mediació de respostes biològiques en les cèl·lules. El desordre intrínsec provoca que siguin difícils de caracteritzar mitjançant tècniques experimentals, la qual cosa impedeix l'elucidació dels seus mecanismes d'acció. Les simulacions de Dinàmica Molecular poden captar els conjunts de conformacions de les macromolècules, però en les simulacions de IDPs és necessari abordar prèviament diverses qüestions, com ara la parametrització, el mostreig conformacional o factors relacionats amb l'entorn cel·lular com la força iònica, el pH, etc. Amb la recent introducció d'aquestes proteïnes en el panorama científic, aquesta tesi es presenta com una contribució per a millorar les simulacions de IDPs, especialment sobre l'efecte del pH. A causa de la gran abundància d'aminoàcids ionitzables en les IDPs, la incorporació de l'acoblament carrega-conformació en les simulacions és fonamental. Per tant, investiguem l'efecte del canvi dinàmic dels estats de protonació en funció del pH sobre la generació de conjunts de conformacions de les IDPs utilitzant el mètode de Dinàmica Molecular a pH constant. Durant l'estudi, s’identifiquen algunes deficiències en el mètode, impulsant-nos així a avaluar aquesta tècnica en profunditat. D'altra banda, també posem a prova nous camps de força o models d'aigua dissenyats per a la simulació de IDP, així com models de gra gruixut o tècniques de mostreig, en la IDP model, histatin- 5, amb una de les simulacions més exhaustives del pèptid. Finalment, ens centrem en la IDP α-sinucleïna (αS), implicada en la malaltia de Parkinson a través de la fibril·lació i oligomerització que condueixen al seu dipòsit en els cossos de Lewis. Utilitzant el camp de força específic per IDPs, ff14IDPSFF, es detecten intermedis rics en fulles β en un fragment de αS. A més a més, proporcionem una primera pinzellada de l'efecte del pH sobre αS i β-sinucleïna per desentranyar el mecanisme de fibril·logènesi d'aquestes proteïnes.

259 p. El envejecimiento es un proceso sistémico, multifactorial y degenerativo caracterizado por el declive y la pérdida de capacidades físicas y mentales. La esperanza media de vida ha aumentado considerablemente en el último siglo, incrementando así el número de personas mayores en la población y, por tanto, las limitaciones funcionales y las enfermedades relacionadas con la edad. En este sentido, la fragilidad representa un nuevo síndrome geriátrico que se caracteriza por una pérdida de la capacidad funcional y una disminución de la capacidad de respuesta al estrés fisiológico, lo que resulta en una mayor vulnerabilidad del individuo y en resultados negativos para la salud. Se trata de una afección dinámica que se está convirtiendo en un importante problema de salud que es necesario detectar e intervenir. Se sabe relativamente poco sobre la fisiopatología de este síndrome y los mecanismos moleculares subyacentes a la fragilidad siguen siendo poco conocidos. Con el fin de abordar esta cuestión, se analizó el perfil transcriptómico de un conjunto de individuos robustos y frágiles residentes en el País Vasco, y se encontraron 35 genes expresados diferencialmente que se asociaron con el estado e fragilidad. Éstos incluían genes asociados a inflamación, respuesta inmune o miRNAs, procesos previamente relacionados con la fragilidad. Entre ellos, 7 candidatos fueron validados en cohortes independientes y también mostraron un patrón de expresión similar en mioblastos y fibroblastos primarios humanos mantenidos en cultivo. Su expresión fue parcialmente restaurada tras diferentes programas de intervención en individuos frágiles. Análisis adicionales revelaron la expresión de un conjunto mínimo de 3 genes (aumento de EGR1 y disminución de DDX11L1 y miR454) fuertemente asociados con el estado de fragilidad y las características clínicas vinculadas a la fragilidad como la multimorbilidad y la polifarmacia. Además, descubrimos su papel en el envejecimiento celular e identificamos su actividad como mediadores de vías asociadas a la senescencia, convirtiéndose en potenciales actores en la fisiopatología de este síndrome geriátrico. En conjunto, nuestros resultados revelan un vínculo entre fragilidad y senescencia.El envejecimiento cerebral consiste en una pérdida progresiva de las capacidades funcionales que se asocia a un deterioro cognitivo progresivo y puede conducir a enfermedades neurodegenerativas.Aunque se han utilizado diferentes enfoques para identificar biomarcadores y vías moleculares subyacentes al envejecimiento cerebral, se mantienen en gran medida desconocidos. Los centenarios,muestran una longevidad extrema que se acompaña de una mejor función cognitiva, menos comorbilidades y una mayor calidad de vida y, por lo tanto, se han propuesto como modelo de envejecimiento saludable. En nuestro estudio, realizamos análisis transcriptómicos en muestras de hipocampo humano de individuos de diferentes edades, incluyendo individuos jóvenes, ancianos y centenarios, con el fin de abordar los mecanismos moleculares subyacentes al envejecimiento cerebral.Identificamos un patrón de expresión génica diferencial en muestras cerebrales de centenarios en comparación con los otros dos grupos. En particular, varios miembros de la familia de genes de las metalotioneínas (MTs) se expresaron en gran medida en el hipocampo de los centenarios. Estos hallazgos se validaron en dos cohortes adicionales e independientes. En particular, las MTs fueron expresadas principalmente por los astrocitos y estudios funcionales in vitro describieron el papel de las MTs en su viabilidad y actividad. De hecho, el silenciamiento de MT1 o MT3 en astrocitos humanos primarios provocó una disminución de la proliferación, un aumento de la apoptosis y la senescencia, junto con un incremento de la expresión de genes inflamatorios. En general, estos resultados muestran que el hipocampo de los centenarios presenta altos niveles de MTs, que se expresan principalmente en los astrocitos convirtiéndose en un mecanismo defensivo que podría proporcionar neuroprotección en el cerebro durante el envejecimiento. Otros análisis adicionales, revelaron un subconjunto de 6 genes cuya expresión se correlacionaba con el envejecimiento cronológico en el hipocampo humano. Entre ellos, el descenso de RAD23B mostró las mayores diferencias a nivel estadístico tanto en humanos como enratones. La validación en cohortes adicionales confirmó la disminución de los niveles de RAD23B con la edad, también a nivel proteico, que se agravaban en condiciones patológicas, ya que sus niveles eran más bajos o totalmente ausentes en pacientes con enfermedad de Alzheimer. Además, experimentos de silenciamiento en cultivos celulares in vitro demostraron que estaba implicado en la viabilidad y actividad de los astrocitos, lo que indica que es un biomarcador putativo y regulador del envejecimiento celular en el cerebro.

[eng] The most severe form of malaria, caused by Plasmodium falciparum parasites, still kills over half a million people every year, most of them children under the age of five. Despite huge research efforts, reduction in the global burden of disease has stalled in recent years. P. falciparum has a very complex life cycle including, among other steps, sexual reproduction in female Anopheles mosquitos and an asexual intra-erythoricitic development cycle (IDC) inside the human host, which causes the disease. During the IDC, the parasite needs to continuously adapt to changes in its environment including fluctuations in blood temperature, concentration of nutrients and other metabolites, presence of drugs, and a constant fight against the host’s immune system. In this thesis, we have studied the adaptation mechanisms of P. falciparum to this plethora of challenges, with a special focus on clonally variant genes (CVGs). In P. falciparum, CVGs are a set of genes, participating in host-parasite interactions, which can be found both in a transcriptionally active state, characterized by euchromatin, or a transcriptionally silenced state, characterized by heterochromatin. The state of CVGs is inherited by the progeny of a parasite, with stochastic switches occurring at a low frequency. Parasites with the most optimal patterns of CVGs expression are continuously selected as the environment changes, leading to adaptation and survival of the infecting population. In the first paper of this thesis, we have analyzed subcloned parasite populations to characterize, with unprecedented detail, the heterochromatin distribution associated with the active and silenced states of CVGs. This has allowed us to define different kinds of heterochromatin transitions between the active and silenced states of CVGs and has given us new insights on the regulation of var genes (one of the main virulence factors for malaria) and into the regulation of sexual conversion, a process crucial for malaria transmission. Continuing with CVG regulation, in the second paper of the thesis, we have analyzed how patterns of CVG expression are established at the onset of human infections, after passage through transmission stages. Our results suggest a loss of the epigenetic memory during transmission stages and a reset of the heterochromatin patterns that drive CVG expression. Similar patterns of CVG expression arose in different infected individuals, suggesting that the activation probability of a given CVG is an intrinsic property of the gene. In the third paper of the thesis, we have further studied the sexual conversion phenomenon. We have generated a conditional over-expression system for pfap2-g, the CVG that acts as master regulator of sexual conversion, achieving sexual conversion rates of ~90% after induction. Our results have provided new insights on how heterochromatin at different positions affects expression of pfap2-g and have allowed us to characterize the transcriptional profile of the initial stages of sexual commitment with unprecedented sensitivity. Finally, in the fourth paper of this thesis, we have studied the adaptation of the parasite to heat-shock, which happens in natural infections due to fever episodes. We expected CVGs to participate in this phenomenon, but instead we have identified pfap2-hs, a non-clonally variant transcription factor (TF), as the main driver of the heat-shock response in P. falciparum. AP2-HS acts as the functional homolog of HSF1 (a TF that drives the heat-shock response from yeast to mammals, but is absent in P. falciparum), driving a very tight transcriptional response to heat-shock, characterized by the up-regulation of hsp70 and hsp90. Although the presence of directed responses had previously been demonstrated for other cues, it is the first time that the transcription factor driving such a response is identified in P. falciparum. Taken together, the results of this thesis have broadened our knowledge of the regulation of adaptive mechanisms in P. falciparum. Learning about this deadly parasite’s defense mechanisms will be instrumental to design better strategies to fight it back in the future.

280 p. El Síndrome de Angelman es una enfermedad rara que se caracteriza por la ausencia de la E3 ligasa de ubicuitina UBE3A en las neuronas. Numerosos datos sugieren una relación entre CAMKII y UBE3A. En esta tesis se emplea el etiquetado por proximidad con BioID2 y TurboID, tanto en cultivos celulares como en Drosophila melanogaster, con el fin de identificar posibles interactores. Mediante esta estrategia hemos sido capaces de identificar la E3 ligasa de ubicuitina ITCH como la responsable de monoubicuitinar a CAMKIIa y a la deubiquitinasa MYSM1 como un mediador indirecto de la ubicuitinación de CAMKIIa. Además, cuando CaMKIIa se encuentra más ubicuitinada, su fosforilación en la T286 y, por tanto, activación se ve reducida. Los experimentos en mosca permitieron identificar varias proteínas relacionadas con enfermedades neurodegenerativas y la proteína Nbea, también identificada como posible sustrato de UBE3A, involucrada en el espectro autista. Por otro lado, nuestro grupo recientemente ha identificado la proteína Neurocondrina (NCDN) como un sustrato de UBE3A en el cerebro de ratón. NCDN regula de forma negativa la fosforilación de T286 de CaMKII, reduciendo así su actividad. Observamos que las cadenas a través de la lisina 48 son las que se forman en NCDN por UBE3A y la envían a su degradación. Finalmente, realizamos un estudio sobre cuáles eran las lisinas de NCDN que tendían a ser ubicuitinadas por UBE3A. Los resultados, aunque prometedores, no identificaban de manera significativa ninguna lisina dentro de la secuencia de NCDN.

Fibrillar collagens are the most abundant extracellular matrix components in nonesmall cell lung cancer (NSCLC). However, the potential of collagen fiber descriptors as a source of clinically relevant biomarkers in NSCLC is largely unknown. Similarly, our understanding of the aberrant collagen organization and associated tumor-promoting effects is very scarce. To address these limitations, we identified a digital pathology approach that can be easily implemented in pathology units based on CT-FIRE software (version 2; https://loci.wisc.edu/software/ctfire) analysis of Picrosirius red (PSR) stains of fibrillar collagens imaged with polarized light (PL). CT-FIRE settings were pre-optimized to assess a panel of collagen fiber descriptors in PSR-PL images of tissue microarrays from surgical NSCLC patients (106 adenocarcinomas [ADC] and 89 squamous cell carcinomas [SCC]). Using this approach, we identified straightness as the single high-accuracy diagnostic collagen fiber descriptor (average area under the curve ¼ 0.92) and fiber density as the single descriptor consistently associated with a poor prognosis in both ADC and SCC independently of the gold standard based on the TNM staging (hazard ratio, 2.69; 95% CI, 1.55-4.66; P

The generation of functional regulatory T cells (Tregs) is essential to keep tissue homeostasis and restore healthy immune responses in many biological and inflammatory contexts. Cannabinoids have been pointed out as potential therapeutic tools for several diseases. Dendritic cells (DCs) express the endocannabinoid system, including the cannabinoid receptors CB1 and CB2. However, how cannabinoids might regulate functional properties of DCs is not completely understood. We uncover that the triggering of cannabinoid receptors promote human tolerogenic DCs that are able to prime functional FOXP3+ Tregs in the context of different inflammatory diseases. Mechanistically, cannabinoids imprint tolerogenicity in human DCs by inhibiting NF-κB, MAPK and mTOR signalling pathways while inducing AMPK and functional autophagy flux via CB1- and PPARα-mediated activation, which drives metabolic rewiring towards increased mitochondrial activity and oxidative phosphorylation. Cannabinoids exhibit in vivo protective and anti-inflammatory effects in LPS-induced sepsis and also promote the generation of FOXP3+ Tregs. In addition, immediate anaphylactic reactions are decreased in peanut allergic mice and the generation of allergen-specific FOXP3+ Tregs are promoted, demonstrating that these immunomodulatory effects take place in both type 1- and type 2-mediated inflammatory diseases. Our findings might open new avenues for novel cannabinoid-based interventions in different inflammatory and immune-mediated diseases.

Resumen La leishmaniasis cutánea es una enfermedad zoonótica que se transmite al hombre y a los animales a través de la picadura de insectos dípteros de los géneros Phlebotomus y Lutzomyia infectados con diferentes especies de protozoos del género Leishmania. En América Latina el principal agente etiológico responsable de esta parasitosis es la especie L. braziliensis. Si bien se han identificado numerosas especies de mamíferos infectados naturalmente con especies de Leishmania, los roedores cumplirían un rol importante en el ciclo de transmisión de la enfermedad. El presente trabajo tuvo como objetivo la identificación de especie de leishmania que circula en roedores sinantrópicos que habitan el área urbana de la ciudad de Corrientes. Se trabajó con muestras de piel de oreja de roedores a los que se les aplicó las técnicas de Nested PCR para la identificación de Leishmania spp y PCR Simple para la detección de L. braziliensis. Se analizó un total de 30 muestras de roedores de la especie Rattus rattus de los cuales 2 muestras resultaron detectables a Nested PCR. Seguidamente, a las muestras detectables a Leishmania spp. se les aplicó PCR Simple a L. braziliensis resultando ambas detectables a esta especie. Si bien los valores obtenidos en este trabajo no son altos para poder considerarlos como reservorios, si se evidencia una infección natural que no afecta clínicamente a los roedores estudiados con circulación del parásito en piel, particularmente de la especie L. braziliensis. Abstract Cutaneous leishmaniasis is a zoonotic disease that is transmitted to man and animals through the bite of dipteran insects of the genera Phlebotomus and Lutzomyia infected with different species of protozoa of the genus Leishmania. In Latin America the main etiological agent responsible for this parasitosis is the species L. braziliensis. Although numerous species of mammals have been identified naturally infected with Leishmania species, rodents would play an important role in the transmission cycle of the disease. The present work aimed to identify the species of leishmania that circulates in synanthropic rodents that inhabit the urban area of the city of Corrientes. We worked with rodent ear skin samples to which the Nested PCR techniques were applied for the identification of Leishmania spp and Simple PCR for the detection of L. braziliensis. A total of 30 rodent samples of the species Rattus rattus were analyzed, of which 2 samples were detectable by Nested PCR. Next, the samples detectable to Leishmania spp. Simple PCR was applied to L. braziliensis, both of which were detectable in this species. Although the values obtained in this work are not high to be considered as reservoirs, there is evidence of a natural infection that does not clinically affect the rodents studied with circulation of the parasite on the skin, particularly of the L. braziliensis species.

A espondiloartrite axial (axSpA) é uma doença reumática inflamatória, caracterizada principalmente pelo envolvimento da coluna e articulações sacroilíacas, e geralmente apresenta-se como dor crónica nas costas e rigidez. À medida que a doença progride, a mobilidade da coluna vertebral e a função física são prejudicadas podendo afetar as atividades da vida diária. A genética e os fatores ambientais (microbiota e microtrauma) são as causas conhecidas da suscetibilidade e progressão da doença. Esta tese teve como objetivo melhorar o nosso conhecimento atual da fisiopatologia da axSpA, caracterizando as propriedades musculares axiais e periféricas e identificando biomarcadores genéticos e proteicos que possam explicar tais propriedades. Realizamos um estudo transversal com 54 participantes: 27 pacientes com axSpA e 27 controles saudáveis (HC), pareados por idade, sexo e nível de atividade física. Dados epidemiológicos, clínicos e de caracterização muscular (propriedades físicas musculares, força, massa e desempenho) foram registados e comparados entre pacientes com axSpA e HC. Foi ainda colhido sangue periférico para abordagens ómicas. A transcriptómica e a proteómica foram realizadas por sequenciação de RNA e tecnologias de espectrometria de massa, respectivamente. Os nossos resultados indicam que pacientes com axSpA (idade média de 36,5 (DP 7,5) anos, 67% do sexo masculino e duração média da doença de 6,5 (3,2) anos) não apresentaram diferença significativa na rigidez muscular segmentar em comparação com os HC, apesar de apresentarem uma discreta menor rigidez lombar. Pacientes com axSpA, comparados com os HC, apresentaram menor força total, bem como menor força nos membros superiores e inferiores, independentemente das propriedades físicas dos músculos. Os pacientes também apresentaram velocidades de marcha significativamente menores do que o HC. As características da marcha podem representar um potencial biomarcador em pacientes com axSpA. A análise de enriquecimento de genes expressos diferencialmente permitiu revelar vias metabólicas significativas (como sinalização de IL6 e vias do sistema imunológico) com papel patológico para esse grupo de pacientes. Salienta-se ainda que níveis séricos aumentados de várias citocinas pró-inflamatórias em pacientes com axSpA foram observados em correlação adequada com os parâmetros de atividade da doença. Além disso, foram identificados genes expressos diferencialmente associados ao músculo (como NACA, FRG1 e ARPC5L) desempenham papeis no desenvolvimento de miotubos e montagem de actina, afetando eventualmente a força muscular em pacientes com axSpA. Finalmente, a integração dos resultados da transcriptómica e da proteómica mostra que a análise dos genes e proteínas diferencialmente expressos permite obter uma clara discriminação entre pacientes com axSpA e HCs, possibilitando ainda avançar no diagnóstico, prognóstico e eventuais opções terapêuticas para esse grupo de pacientes. Globalmente, os resultados aqui obtidos permitem oferecer algumas possibilidades interessantes para explicar o papel do músculo na patogénese da axSpA. Axial spondylarthritis (axSpA) is an inflammatory rheumatic disease, characterized primarily by the involvement of the spine and sacroiliac joints, and usually presenting as chronic back pain and stiffness. As the disease progresses, impaired spinal mobility and physical function may impact activities of daily living. Genetics and environmental factors (microbiota and microtrauma) are the known causes of disease susceptibility and progression. This thesis aimed to improve our current knowledge of axSpA physiopathology by characterizing axial and peripheral muscle properties and identifying genetic and protein biomarkers that might explain such properties. We performed a cross-sectional study on 54 participants: 27 patients with axSpA and 27 healthy controls (HC), matched by age, gender, and level of physical activity. Epidemiological, clinical, and muscle characterization (muscle physical properties, strength, mass, and performance) data were registered and compared between patients with axSpA and HC. Peripheral blood was collected for omics approaches. Transcriptomics and proteomics were performed by RNA-sequencing, RT q-PCR, and mass spectrometry technologies, respectively. Our results indicate patients with axSpA (mean age 36.5 (SD 7.5) years, 67% males, and mean disease duration of 6.5 (3.2) years) had no significant difference in segmental muscle stiffness compared with the HC, despite showing a slight numerically higher lower lumbar stiffness. Patients with axSpA, compared to the HC, had lower total strength as well as lower strength in the upper and lower limbs, independently of muscle physical properties. Patients also had significantly lower gait speeds than the HC. Gait characteristics may represent a potential biomarker in patients with axSpA. Enrichment analysis of differentially expressed genes reveals significant pathways (such as IL6 signaling and immune system pathways) with a pathological role for this group of patients. Notably, increased serum levels of various pro-inflammatory cytokines in patients with axSpA have been observed in proper correlation with disease activity parameters. Moreover, differentially muscle-associated expressed genes (such as NACA, FRG1, and ARPC5L) play roles in the development of myotubes and actin assembly, eventually affecting muscle strength in patients with axSpA. Worth of note, the integration of transcriptomic’s and proteomic’s results shows number of genes and proteins causes a clear discrimination between patients with axSpA and HCs that may advance diagnosis, prognosis, and therapeutic options for this group of patients. This work, taken together, provides some interesting possibilities to explain the role of muscle in the pathogenesis of axSpA.

Se trata de un estudio retrospectivo, donde hemos descrito el contenido de miRNAs del líquido peritoneal de una cohorte de pacientes, por medio de dos procedimientos. Por una parte se han realizado arras de expresión para hacer un estudio previo y determinar que miRNAs se encontraban diferentemente expresados en el líquido peritoneal de las pacientes respecto de las controles. Posteriormente se ha llevado a cabo la segunda parte del estudio, validando por medio de la técnica RT-PCR aquellos micros diferentemente expresados. Hemos seleccionado los miRNAs que presentaban un particular interés en la etiopatogenia de la endometriosis. Así mismo también se han medido el contenido de diversos metabolismos angiogénicos y pro-inflamatorios en el líquido peritoneal, con el objetivo de evaluar el estado inflamatorio de la patología. Ambos conjuntos de datos se han correlacionado con el status de fertilidad de las pacientes. Siendo el objetivo final del trabajo que los miRNAs en el líquido peritoneal se pudieran convertir en un biomarcador mínimamente invasivo para poderlo utilizar (integrado con marcadores clásicos de la patología) como herramienta diagnóstica y/o pronostica de la endometriosis. Esta tesis por tanto ha dado como resultado por una parte, descriptivo, con el fin de poder incorporar el perfil de miRNAs como herramienta diagnóstica de la patología de la endometriosis, y por otra parte la relación de dicho contenido en miRNAs con el status de fertilidad de las pacientes.

Programa de Doctorado en Biotecnología, Ingeniería y Tecnología Química, Línea de Investigación: Biología del Desarrollo, Clave Programa: DBI, Código Línea: 107, El envejecimiento es un proceso complejo que se desarrolla progresivamente y que da lugar a un funcionamiento defectuoso del organimos, una integridad fisiológica reducida y una mayor vulnerabilidad a la muerte. Con el fin de simplificar su estudio, de los nueve reguladores del envejecimiento que son comunes en todas las especies, esta tesis se centra en las posibles interacciones entre la disfunción mitocondrial, la desregulación en la deteccción de nutrientes y las alteraciones epigenéticas utilizando C. elegans como organismo modelo. Nuestro enfoque se basa en estudios previos que identificaron la proteína HPL-2 como un nuevo regulador de la respuesta de estrés mitocondrial de proteína mal plegada (UPRmt) desencadenada por la disminución de PHB en mutantes defectuosos de tipo salvaje y mutantes de la ruta de señalización de la insulina (IIS). HPL-2, junto con HPL-1, son los dos homólogos en C. elegans de la familia de proteínas de heterocromatina 1 (HP1). Esas proteínas pueden unirse y reconocer grupos de metilación de varias marcas de histonas de heterocromatina, principalmente para reprimir la expresión génica. Las prohibitinas (PHB) son una clase de proteínas mitocondriales conservadas que afectan el envejecimiento de manera opuesta. La reducción de PHB acorta la esperanza de vida de los animales de tipo salvaje, mientras que produce un gran aumento en los mutantes daf-2(e1370) con defectos en la ruta de la insulina (IIS). Este fenotipo de esperanza de vida opuesto está asociado con alteraciones en la función, la estructura y el metabolismo mitocondrial, aún así, la función específica de la PHB sigue sin estar clara. Nuestro primer objetivo se centró en la caracterización de mutantes tanto simples como dobles de hpl-1 y hpl-2 en el contexto del estrés mitocondrial conferido por el agotamiento de PHB. Curiosamente, encontramos profundos cambios en las mitocondrias, entre otras, una regulación diferente de la respuesta de estrés de la proteína mal plegada (UPRmt) y una respiración mitocondrial y estructura alteradas. Además, describimos cambios en la expresión de las proteínas HP1 marcadas endógenamente bajo condiciones de deficiencia de PHB, tanto en gusanos de tipo salvaje como en mutantes daf-2. Posteriormente, evaluamos el papel de las proteínas HP1 en el fenotipo de envejecimiento opuesto tras la disminución de PHB en animales de tipo salvaje y mutantes daf-2. De todos los resultados descritos, aquellos producidos bajo la falta de la proteína HPL-1 se consideraron relevantes y determinantes para establecer el siguiente objetivo. En primer lugar, HPL-1 era necesario para una inducción adecuada de la UPRmt ante la falta del complejo PHB, evitando la reducción de la esperanza de vida. Además, HPL-1 era imprescindible para el aumento de la esperanza de vida debida la reducción de PHB en los mutantes daf-2. También describimos un aumento significativo de la proteína HPL-1 en la hipodermis de los mutantes daf-2 y de los animales de tipo salvaje cuando se les induce un estrés mediante RNAi de phb-1. El segundo objetivo de esta tesis se centró en la caracterización del perfil de unión a cromatina de HPL-1 específicamente en tejido hipodérmico, mediante DamID, ante la pérdida de PHB en animales de tipo salvaje y mutantes daf-2. En primer lugar, encontramos que HPL-1 se distribuía uniformemente en los centros y brazos de los autosomas cromosómicos, ocupando principalmente regiones de codificación de proteínas en todas las condiciones estudiadas. Además, se encontró una fuerte correlación con las marcas de histonas H3K9me3 y H3K27me3 en todas las condiciones. Sin embargo, más de un 75% de genes se unía de forma única a HPL-1 en todas las condiciones. Finalmente, tras el análisis de enriquecimiento de los genes únicos, descubrimos que HPL-1 se unía a genes relacionados con la estructura anatómica y la actividad desmetilasa tras la reducción de PHB. Además, HPL-1 se asoció a genes involucrados en procesos metabólicos y actividad deubiquitinasa ante la deficiencia de IIS. Finalmente, en gusanos mutantes daf-2 con PHB disminuida, encontramos un número significativo de genes relacionados con procesos metabólicos, de unión a tubulina y de actividad metiltransferasa. En este trabajo, desciframos una posible función nueva para la proteína HPL-1 en la regulación de la expresión génica en respuesta al estrés mitocondrial y la señalización deficiente de ruta de la insulina (IIS). Estos resultados han revelado nuevos factores de la cromatina implicados en las vías moleculares que regulan a su vez los mecanismos de control de calidad de la mitocondria ante el estrés. Además, este estudio puede ayudar a aclarar los cambios en la cromatina asociados con el fenotipo de envejecimiento opuesto que se produce tras la pérdida del complejo PHB en animales de tipo salvaje y animales defectuosos en la IIS., Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Departamento de Biología Molecular e Ingeniería Bioquímica

El cáncer es una de las principales causas de muerte en todo el mundo y sigue siendo un importante desafío para la salud pública. Aunque las biopsias sólidas continúan siendo obligatorias en el diagnóstico y la clasificación del cáncer, se ha demostrado el potencial de las biopsias líquidas como herramienta para la detección de biomarcadores específicos del cáncer. En esta tesis doctoral, se ha creado una base de datos propia, la ONCLIQ-DB, donde se han recopilado todas aquellas alteraciones moleculares asociadas a diagnóstico, pronósticos, estratificación, sensibilidad y/o respuesta a terapia y seguimiento con suficiente evidencia científica como para ser de utilidad en el manejo de pacientes diagnosticados con cáncer de pulmón, colorrectal, mama, páncreas y gliomas. La baja proporción de ADN tumoral circulante (ctADN) presente en las muestras de biopsia líquida hacen necesario el desarrollo de herramientas altamente sensibles para la detección de alteraciones accionables. Por ello, en esta tesis doctoral evaluamos la sensibilidad de detección de la mutación puntual BRAF V600E de la novedosa herramienta de detección de ácidos nucleicos basada en CRISPR-Cas13a, la qRT-PCR y la sofisticada PCR digital (ddPCR). Mediante esta evaluación pudimos comprobar como la ddPCR tiene una sensibilidad, especificidad y reproducibilidad superior a los métodos convencionales. Finalmente, en esta tesis doctoral, empleamos una cohorte de 85 biopsias líquidas procedentes de pacientes diagnosticados con cáncer de pulmón, colorrectal y tumores gliales con el fin de comprobar el poder de detección de mutaciones presentes en ctADN de la ddPCR. Mediante este estudio concluimos que, aunque la ddPCR ha demostrado sus altas tasas de sensibilidad y especificidad para detectar mutaciones accionables, se requieren más estudios para implementarlo en todos los laboratorios clínicos de medicina de precisión.

Programa de Doctorado en Biotecnología, Ingeniería y Tecnología Química, Línea de Investigación: Biología del Desarrollo, Clave Programa: DBI, Código Línea: 107, Los componentes nucleares tienen un comportamiento muy dinámico durante la progresión del ciclo celular y el desarrollo. En particular, la envuelta nuclear (EN) proporciona una barrera física entre los compartimentos nucleares y citoplasmáticos, controlando la intercomunicación a través del transporte nucleo-citoplasmático por los poros nucleares. Además, el papel de la EN controlando la actividad genómica y la organización cromosómica es cada día más evidente. Alteraciones en la estructura o componentes de la EN pueden dar lugar a un gran conjunto de enfermedades genéticas conocidas como laminopatías, que provocan disfunción tisular. Éstas incluyen un amplio rango de enfermedades como cardiomiopatía, distrofia muscular, afecciones neurológicas, lipodistrofia y envejecimiento prematuro. Dado que las proteínas relacionadas con laminopatías, como las láminas, emerina y BAF, se expresan de forma ubicua en todos los tipos celulares, es un reto entender cómo estas mutaciones resultan en fenotipos tejido específicos. Es posible que la organización nuclear en cada tejido lo haga más receptivo con respecto a otros a padecer los efectos de una mutación particular. En esta tesis nos centramos en la proteína nuclear BAF-1, el ortólogo en Caenorhabditis elegans de “Barrier to Autointegration Factor 1” que en humanos está codificado por el gen BANF1. BAF-1 es una proteína altamente conservada, con dominio de unión al ADN e implicada en la rotura de la envuelta nuclear, ensamblaje y reparación, así como en la compactación de la cromatina. Actúa en homodímero y se encuentra preferentemente en la EN, ya que su localización durante el ciclo celular es dependiente de lamina y de proteínas con dominio LEM (LAP2, emerina, MAN1 y otras) así como de la fosforilación por parte de VRK1. Sorprendentemente, la sustitución de un único aminoácido de BAF en la posición 12 (A12T) causa en humanos el síndrome progeroide de Nestor-Guillermo (NGPS). Esta enfermedad de envejecimiento prematuro afecta a una variedad de tejidos, provocando retraso en el crecimiento, defectos óseos y escoliosis. Debido a la similaritud entre las proteínas BAF humanas y de C. elegans, hemos modificado el locus endógeno de baf-1 para que mimeticemos en C. elegans la mutación causante de NGPS en humanos. El objetivo principal de mi tesis es caracterizar los fenotipos causados por la mutación G12T en el gusano a nivel de organismo, y también a escala celular. Esperamos que nuestra investigación contribuya a entender cómo una mutación en una proteína esencial que se expresa durante todo el desarrollo, desencadena la aparición de síntomas ~2 años después del nacimiento en pacientes humanos. Los resultados presentados en esta tesis están en proceso de ser publicados. En la primera sección de “Results” - “INTRODUCITION OF A PROGERIA LINKED MUTATION IN C. ELEGANS baf-1 PROVOKES MULTIPLE TEMPERATURE-DEPENDENT PHENOTYPES”- reportamos que la mutación baf-1(G12T) disminuye la Resistencia a estrés por calor y causa fenotipos dependientes de temperatura en la esperanza de vida, puesta de huevos y capacidad de fertilización. Los gusanos mutantes muestran, además, deformación de la EN, una característica típica del envejecimiento fisiológico, que se ve acelerado en los síndromes progeroides. En la sección “BAF-1(G12T) MUTATION DESTABILIZES ITS INTERACTION WITH LAMIN AND EMERIN IN C. ELEGANS” demostramos que BAF-1(G12T), al igual que el BAF-1 silvestre, se localiza preferentemente en la envuelta nuclear. Sin embargo, detectamos niveles de lamina y emerina reducidos en la EN en mutantes baf-1(G12T). Además, encontramos que estos mutantes son hipersensibles a perturbaciones en la EN, particularmente a aquellas afectando a lamina. La segregación cromosómica y la viabilidad embrionaria se ven dramáticamente afectadas por ello. En la sección “DNA INTERACTION CHANGES UPON baf-1 MUTATION” exploramos si la mutación causante de NGPS afecta la asociación de BAF-1 con la cromatina. Hemos determinado los perfiles de unión de las proteínas BAF-1 silvestre y mutante mediante la técnica del DamID tejido específica. En general, los perfiles de ambas proteínas son muy similares, pero además hemos identificado regiones concretas donde la asociación de BAF-1 está alterada y grandes diferencias en la asociación de BAF-1con el ADN entre los dos tejidos estudiados, hipodermis e intestino. Confirmamos mediante análisis de ontología génica que BAF-1 se asocial frecuentemente con genes involucrados en los procesos más afectados por la mutación baf-1(G12T). La penúltima sección, “FERTILITY IS AFFECTED UNDER NGPS MIMICKING MUTATION IN C. ELEGANS “, está dedicada al estudio de los defectos en la fertilidad en los mutantes baf-1(G12T). Una alta proporción de la puesta de estos mutantes consiste en oocitos sin fertilizar, lo que nos llevó a estudiar el desarrollo germinal, particularmente la espermatogénesis, donde vimos que BAF-1 se localiza en el esperma, pero no sus interactores, lamina y emerina, y que la mutación G12T afecta al proceso de espermatogénesis. Estas observaciones se hicieron en colaboración con el Dr. Jordan D Ward, donde estuve de visita durante tres meses en su grupo, en UCSC (California, EEUU). Gracias al conocimiento que he adquirido durante mi doctorado en el estudio de interacciones entre proteínas y la cromatina y con el uso de la bioinformática, he podidp participar en otros proyectos dentro del laboratorio, incluyendo colaboraciones internacionales con la Dr. S. Gasser del FMI en Suiza , donde hemos estudiado un modelo de C. elegans de la laminopatía “Emery-Dreifuss muscular dystrophy” (EDMD) causada por una mutación en lamina (LMN-Y59C). Hemos usado en C. elegans la técnica del DamID tejido específica en músculo, para monitorizar los efectos de esta mutación en la organización cromosómica. Fuimos capaces de suprimir los fenotipos asociados con la enfermedad muscular y rescatar las alteraciones en la organización cromatínica y transcripcional causada por la mutación LMN-Y95C mediante la combinación de la misma con la ablación de CEC-4, una proteína con dominios de unión a cromatina cuya función es anclar la cromatina metilada en H3K9 a la EN. Todo esto sugiere una nueva senda para las terapias de EDMD. En nuestra colaboración más reciente con la Dr. D. Larrieu del CIMR, en Cambridge (Reino Unido) hemos validado varios candidatos que alivian los fenotipos celulares en células inmortalizadas de pacientes de NGPS obtenidos en un escrutinio genético mediante CRISPR. Por último, he participado como primera autora en una publicación donde, entre otras técnicas, hemos desarrollado herramientas para aplicar de modo tejido específico la técnica de “RNA polymerase foot printing by DamID” (RAPID). Incluso hemos recapitulado los avances más recientes en el estudio de la organización nuclear en condiciones de estrés y envejecimiento en nuestra revisión y nuestra participación en el libro de protocolos “The Nuclear Pore Complex” , como primera autora de un capítulo donde describimos métodos para estudiar la función del complejo de poro nuclear en diferentes estadios del gusano mediante estrategias de visualización in vivo y etiquetado con proteínas fluorescentes, además de la optimización más reciente del protocolo de DamID tejido específico, útil para el estudio de la interacción de las nucleoporinas don el ADN. En conjunto, estos resultados muestran el impacto general de la mutación baf-1(G12T) pero también señala a procesos particulares, abriendo nuevas vías de investigación en la actualidad gracias a los descubrimientos hechos durante esta tesis., Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Centro de Estudios de Postgrado

14 p.-1 fig., MT4-MMP (or MMP-17) belongs to the Membrane-Type Matrix Metalloproteinases (MT-MMPs), a distinct subset of the MMP family that is anchored to the cell surface by a glycosylphosphatidylinositol (GPI) motif. Its expression in a variety of cancers is well documented. However, the molecular mechanisms by which MT4-MMP contributes to tumor development need further investigation. In this review, we aim to summarize the contribution of MT4-MMP in tumorigenesis, focusing on the molecular mechanisms triggered by the enzyme in tumor cell migration, invasiveness, and proliferation, in the tumor vasculature and microenvironment, as well as during metastasis. In particular, we highlight the putative substrates processed and signaling cascades activated by MT4-MMP that may underlie these malignancy processes and compare this with what is known about its role during embryonic development. Finally, MT4-MMP is a relevant biomarker of malignancy that can be used for monitoring cancer diseases progression in patients as well as a potential target for future therapeutic drug development., Thanks to the financial support of Télevie-FNRS; The Fondation contre le Cancer(Foundation of Public Interest, Belgium), the Fonds spéciaux de la Recherche (University of Liège),the Centre Anticancéreux près l'Université de Liège, the Fonds Léon Fredericq (University of Liège).

The high heterogeneity of colorectal cancer (CRC) in the disease biology, therapy response, and prognosis has become evident in the recent few years. For this reason, an extensive disease stratification is required. The advent of Big Data analysis in medical research has revolutionized the traditional hypothesis-driven approach. Big Data analysis provides an invaluable opportunity to improve individual and public health. In fact, the availability of large databases to capture and store the genomic landscape of patients with CRC, provides information on the genes that are frequently deregulated in CRC. Moreover, the possibility of using gene-expression profiling and highly sensitive next-generation sequencing analyses to differentiate the subtypes of CRC into prognostic groups can also lead to a better understanding of adequate CRC treatment, improving prognosis and patients’ quality of life. The aim of this study, conducted in collaboration with the Italian Institute for Genomic Medicine (Turin, Italy) and the Department of Computer Science, University of Turin (Turin, Italy), was to elucidate relationships between multiple relevant markers identified by a multi-omics approach (coding and non-coding transcriptome, metagenomics, and mutational status) investigated in different types of biospecimens from the same subjects (stool, plasma, primary tissue) for the diagnosis and prognosis of patients with CRC, identifying specific signatures. Samples collected from patients with diagnosis of CRC, recruited in our outpatient clinic and undergoing surgery during the study period were analyzed. Furthermore, the demographic characteristics as well as the clinical-pathological information obtained at both pre- (imaging, i.e. TC-scan, MRI, and colonoscopy) and post-operative (histopathological examination) diagnosis were related to the clinical outcomes of patients. Patients were regularly followed-up in accordance to current guidelines. Lastly, these data were compared with those obtained in our previous cross-sectional studies including CRC patients, healthy controls and subjects with different types of polyps. The Omics techniques used were small RNA-sequencing (sRNA seq), RNA-sequencing (RNA-seq), shotgun metagenomics sequencing and genomic profile based on Next Generation Sequencing (NGS) assay (for the mutational and MSI status). In this PhD project we have obtained several results. Firstly, we demonstrated that fecal miRNome analysis identified a predictive signature accurately discriminating CRC and precancerous lesions for a non-invasive diagnosis aimed at improving the effectiveness of current screening programs. Secondly, we pointed out the crucial role of the altered expression of 8q24-related microRNAs (miRNAs) for the initiation and/or progression of cancer as well as the correlation with the consensus molecular subtypes (CMS) classification system. Lastly, miRNA profiles in stool may reflect common traits and lifestyle habits and should be considered in relation to disease and association studies based on faecal miRNA expression. Medicina

229 p. Reproducción asistida. Se trata de un proceso complejo, que requiere una sincronía entre el desarrollo delembrión y el endometrio, pero también, una adecuada comunicación entre ambos. Los microRNAs(miRNAs) y las vesículas extracelulares (VE) del fluido endometrial (FE) se han descrito comomediadores de la comunicación embrión-endometrio. Creemos que el análisis de miRNAs libres yasociados a VE del FE podría proporcionar una técnica no-invasiva para reconocer un endometrioimplantativo. El objetivo es definir un método no invasivo que sea sencillo, sensible, reproducible y queademás permita la rápida identificación de un endometrio implantativo mediante el análisis de miRNAs.Hemos comparado cinco metodologías diferentes, dos de ellas consistían en una extracción directa deRNA mientras que las otras tres tenían un enriquecimiento en VE antes de la extracción de RNA. Se llevóa cabo una small RNA-seq para determinar el método más eficiente y encontrar un modelo predictivopara diferenciar entre endometrio implantativo y no-implantativo. Los modelos se confirmaron medianteqPCR en dos conjuntos de muestras, cohorte de descubrimiento (n=30) y de validación (n=60). Nuestrosresultados mostraron que los protocolos de enriquecimiento de VE permiten detectar un mayor númerode miRNAs. Además, obtuvimos dos modelos predictivos basados en tres miRNAs que permitendiferenciar entre endometrio implantativo y no-implantativo. Este estudio introduce nuevos protocolospara analizar miRNAs libres y asociados a VE a partir de volúmenes muy pequeños de FE, que podríanimplementarse en la práctica clínica para la evaluación del estado del endometrio utilizando biomarcadores no invasivos basados en miRNAs. Lo que permitiría planificar la transferencia embrionaria evitando la perdida de embriones cuando se trasfieren a un endometrio que no esta implantativo. Increasing embryo implantation rates is one of the greatest challenges of assisted reproductiontechniques. It is a complex process that requires synchrony between embryo development and theendometrium, but also adequate embryo-endometrium crosstalk. MicroRNAs (miRNAs) and extracellularvesicles (EVs) in the endometrial fluid (EF) have been described as mediators of embryo-endometrialcommunication. We believe that the analysis of free and EV-associated miRNAs from the EF couldprovide a non-invasive technique to recognize an implantative endometrium. The aim is to define a noninvasivesimple, sensitive, reproducible method that allows rapid identification of an implantativeendometrium by miRNA analysis. We compared five different methodologies, two of them consisted of adirect RNA extraction while the other three had an enrichment in EV before RNA extraction. A smallRNA-seq was performed to determine the most efficient method and to find a predictive model todifferentiate between implantative and non-implantative endometrium. The models were confirmed byqPCR on two sets of samples, discovery (n=30) and validation (n=60) cohorts. Our results showed thatEV enrichment protocols allow detection of a higher number of miRNAs. In addition, we obtained twopredictive models based on three miRNAs that allow differentiation between implantative and nonimplantativeendometrium. This study introduces new protocols to analyze free and EV-associatedmiRNAs from very small volumes of EF, which could be implemented in clinical practice for theassessment of endometrial status using non-invasive miRNA-based biomarkers. This would allow theplanning of embryo transfer avoiding the loss of embryos when they are transferred to a non-implantativeendometrium. CICbioGUNE

[eng] L-type amino acid transporters play key roles in human physiology and are involved in several human pathologies such as primary inherited aminoacidurias (Feliubadaló et al., 1999; Torrents et al., 1999), autism spectrum disease (Tărlungeanu et al., 2016) and age-related hearing loss (Espino Guarch et al., 2018) among others. However, their complete and detailed transport mechanism is still unknown as the structures solved until now are most of them in the same conformational state, open-to-in, with an exception of LAT1 bound to inhibitors that showed for the first time an inward occluded conformation (Yan et al., 2021). To decipher LATs transport mechanism we have studied the bacterial LAT alanine- serine-cysteine exchanger BasC as a LAT model. With the objective to use BasC to translate from the already well described transport mechanism of the neurotransmitter sodium symporter (NSS) family, which shares the same APC fold from the APC superfamily, to the current LAT transport mechanism in study here. BasC has been already characterized (Bartoccioni et al., 2019) and 3D structurally solved in complex with the specific nanobody 74 (Errasti-Murugarren et al., 2019). Here, the 29 nanobodies have been characterised for the following parameters. Firstly, nanobodies have been characterised by their binding to sort them by affinity through Surface Plasmon Resonance. Then, by their inhibition profile to unveil their side of interaction through inhibition screenings of BasC transport activity. Also, by their recognised conformation compatibilities between them through the feasibility of tertiary complex between BasC and nanobody pairs. Finally, for their possible conformational effect on BasC through single-molecule Fluorescence Resonance Energy Transfer (smFRET) measurements on TM1a on the cytoplasmic gate. In this regard, selected nanobodies could eventually force BasC to adopt these new conformations currently unavailable and solve them in complex through structural techniques such as X-ray crystallography and cryo-EM. Here we present two low-resolution structures of BasC-Nb71 and BasC-Nb53-58 complexes. Furthermore, the dynamics of this cytoplasmic gate were also studied under the effect of substrates (L- alanine and L-serine) and inhibitors (L-glutamine). It was detected an inward closing of the TM1a due to L-alanine and L-Serine but not due to the addition of L-glutamine, that did not provoke any closing effect by the cytosolic side. Even more, nanobodies became here a powerful tool to study the blocking effect of these substrate-induced effects. It was identified nanobody 71 as a strong blocker of it while nanobody 53 was not impeding this TM1a bend. These substrate-induced dynamic effects being blocked or not by nanobodies in combination with the two structures solved, sustains the designed smFRET approach, as the structure interactions between the nanobodies 71 and 53 towards BasC structurally explain the blocking effects of the TM1a dynamic results obtained by smFRET. Regarding the mechanism of transport of LATs, the seen substrate-induced closing effect of the cytoplasmic gate for the BasC WT variant has been studied on lysinuric protein intolerance (LPI) related variant (K154A). This Lys residue is highly conserved among all hLATs, located in the TM5 in a homologue region of the key Na2 site for the NSS family of the APC superfamily. It has been speculated the role of this conserved Lys to be one of the key factors for the sidedness of LATs and mainly responsible for the occlusion and opening of the thick gate in the cytosol. Here we obtained the first experimental evidence of the molecular mechanism deficiency when there lacks this Lys as the LPI related variant was unable to close the cytosolic gate. Overall, we present a useful approach that can be used to study the transport mechanism of membrane proteins and the miss functions of disease related variants., [cat] Els transportadors d’L-aminoàcids (LATs) tenen un paper capital en la fisiologia humana i estan involucrats en diverses patologies com les aminoacidúries primàries heretades (Feliubadaló et al., 1999; Torrents et al., 1999), l’espectre autista (Tărlungeanu et al., 2016) o la pèrdua d’oïda relacionada amb l’edat (Espino Guarch et al., 2018). Així i tot, el seu mecanisme de transport complet i en detall encara resta desconegut, atès que la gran majoria d’estructures resoltes fins a l’actualitat es troben en el mateix estat obert al citosol, amb la única excepció de LAT1 unit a inhibidors resolt tancat pel citosol (Yan et al., 2021). Amb la finalitat de revelar el mecanisme de transport dels LATs ens proposem emprar com a model l’intercanviador obligat bacterià d’alanina-serina-cisteïna (BasC). Aquest intercanviador ja ha estat prèviament caracteritzat funcionalment (Bartoccioni et al., 2019) i la seva estructura es va resoldre en complex amb el nanocòs específic 74 (Errasti-Murugarren et al., 2019). Els 29 nanocossos han sigut caracteritzats pels seus paràmetres d’unió, el seu costat d’interacció amb BasC i l’efecte conformacional que efectuen sobre BasC per assajos de transferència d’energia de ressonància fluorescent per molècules individuals (smFRET) sobre el TM1a de la porta citosòlica de BasC. Els estudis de smFRET ens han permès estudiar la dinàmica de tancament de la porta citosòlica induïda per l’adició de substrats, L-Ala i L-Ser. A més, s’ha comprovat que els nanocossos poden esdevenir una eina molt útil a l’hora de bloquejar certs moviments de la proteïna i, eventualment, bloquejar el transportador en un estat conformacional diferent del ja resolt, seleccionant els nanocossos prometedors per resoldre l’estructura de BasC en complex amb ells per tècniques estructurals com la cristal·lografia de raigs X o la crio-microscopia electrònica. Finalment, aquests efectes de tancament de la porta citosòlica induïts pels substrats van ser assajats sobre la variant relacionada amb la malaltia d’intolerància lisinúrica proteica de BasC (K154A). Aquesta variant ha resultat ser incapaç de tancar la porta citosòlica, esdevenint la primera evidència experimental sobre el rol clau d’aquest residu, K154, en el mecanisme de transport dels LATs, més concretament el tancament de la porta citosòlica. Al cap i a la fi, aquest projecte pretén presentar i posar a punt una tècnica que pot ser d’alta utilitat per estudiar el mecanisme de transport de proteïnes de membranes, així com els funcionament aberrants de les variants relacionades amb les malalties.

Protein domains are independent structural and functional modules that can rearrange to create new proteins. While the evolution of multidomain proteins through the shuffling of different preexisting domains has been well documented, the evolution of domain repeat proteins and the origin of new domains are less understood. Metallothioneins (MTs) provide a good case study considering that they consist of metal-binding domain repeats, some of them with a likely de novo origin. In mollusks, for instance, most MTs are bidomain proteins that arose by lineage-specific rearrangements between six putative domains: α, β1, β2, β3, γ and δ. Some domains have been characterized in bivalves and gastropods, but nothing is known about the MTs and their domains of other Mollusca classes. To fill this gap, we investigated the metal-binding features of NpoMT1 of Nautilus pompilius (Cephalopoda class) and FcaMT1 of Falcidens caudatus (Caudofoveata class). Interestingly, whereas NpoMT1 consists of α and β1 domains and has a prototypical Cd2+ preference, FcaMT1 has a singular preference for Zn2+ ions and a distinct domain composition, including a new Caudofoveata-specific δ domain. Overall, our results suggest that the modular architecture of MTs has contributed to MT evolution during mollusk diversification, and exemplify how modularity increases MT evolvability.

Understanding the signaling cascades that govern adipocyte metabolism and differentiation is necessary for the development of therapies for obesity. Toll-like receptors (TLRs) are key mediators in adipogenesis, but their specific role is not completely understood. In this study, siRNA knockdown of Tlr2 in 3T3-L1 cells allowed them to differentiate more efficiently into adipocytes, whereas the opposite was observed for the knockdown of Tlr4. At the same time, we show that TLR2 knock-out mice spontaneously developed mature-onset obesity and insulin resistance. Besides a higher incidence of hyperplasia and hypertrophy in white adipose tissue (WAT), we found a significantly increased number of adipocyte precursor cells in TLR2−/− mice compared to TLR4−/− mice. Interestingly, genetic inactivation of Tlr4 in TLR2−/− mice reverted their increased adiposity, insulin resistance, and restored normal levels of adipocyte precursor cells. These findings provide evidence that TLR2 and TLR4 play opposing roles in WAT homeostasis and point to the existence of cross-regulation among TLR2 and TLR4 during adipocyte differentiation both in vitro and in vivo, This research was funded by the Spanish Ministry of Sciences and Innovation and MINECO (SAF2010-18733 and SAF2016-75988-R), from European Union H2020-MSC-ETN-642157 project TOLLerant, and from the Community of Madrid S2017/BMD-3671 INFLAMUNE-CM to MF as well as Institutional grants from “Fundación Ramón Areces” and “Banco de Santander” to CBMSO

210 p. Non-coding RNAs (ncRNAs) are involved in several biological processes in mammals, including the immune system response to pathogens and vaccines. The annotation and functional characterization of two of the main classes of ncRNAs, microRNAs (miRNAs) and long non-coding RNAs (lncRNAs), is more advanced in humans than in livestock species, and thus, there is limited knowledge about the function of these transcripts. The main objective of this work was the identification of ovine non-coding genes, concretely miRNA and lncRNA genes, that are involved in the innate and adaptive immune responses induced by vaccines, vaccine components and pathogen infections. For this purpose, high-throughput transcriptome sequencing datasets produced for this purpose and datasets publicly available were analysed with bioinformatic tools and workflows in order to identify unannotated non-coding genes, profile their expression in different tissues and perform evolutionary conservation analyses. More than 12000 unannotated ovine lncRNAs and 1000 ovine miRNAs were identified in the different analyses, with varying levels of sequence conservation. Differential expression analyses between unstimulated samples and samples stimulated with pathogen infection or vaccination resulted in hundreds of lncRNAs and miRNAs with changed expression. Gene co-expression analyses revealed immune gene-enriched clusters associated with immune system activation. These genes make up a prioritized set of potential candidates for deeper experimental analyses. Taken together, these results should help completing the sheep non-coding gene catalogue, and most importantly, they give evidence of immune state-specific ncRNA expression patterns in a livestock species.

254 p. La LGMDR1 es la forma más común de las distrofias musculares de cinturas, y está causada por mutaciones en el gen CAPN3. Este gen codifica la proteína calpaína 3, una proteasa no lisosomal que se expresa principalmente en el músculo esquelético. La enfermedad, que actualmente no tiene cura ni tratamiento disponible, se caracteriza clínicamente por una debilidad muscular progresiva que afecta tanto a las cinturas pélvica y escapular como a los músculos proximales de las extremidades. Actualmente, la investigación en LGMDR1 requiere por un lado de mejores modelos animales y celulares para su investigación, ya que los existentes presentan limitaciones por la ausencia de un proceso distrófico claro, y por otro lado de una mayor comprensión del impacto de la ausencia de calpaína 3 en el músculo. Con esto en mente, en esta tesis se fijaron como objetivos principales 1) Desarrollarun modelo in vitro basado en líneas isogénicas de iPSCs KO para calpaína 3 mediante el uso de CRISPR/Cas9.2) Evaluar las consecuencias de la ausencia de calpaína 3 en procesos musculares mediante el uso del modelo generado y el modelo en ratón existente (C3KO). 3) Generar un nuevo modelo in vivo KO de calpaína 3 en la especie porcina mediante el uso de CRISPR/Cas9. Tras el trabajo realizado, se obtuvo el modelo in vitro que seplanteó y se caracterizó, el cual diferenciaba adecuadamente a células musculares. Los estudios con el modelo generado y el ratón C3KO concluyeron que la miogénesis está afectada en ausencia de calpaína 3, se estudió la respuesta al daño muscular agudo y se identificaron proteínas y funciones desreguladas. En cuanto al modelo porcino, tras optimizar el protocolo para la obtención de embriones KO de calpaína 3, se realizaron varias transferencias embrionarias, pero ninguna de las gestaciones dieron como resultado un lechón KO por lo que no se llegó a conseguir el modelo.

Systemic lupus erythematosus (SLE) patients display an increased risk of cardiovascular disease (CVD). With the improved clinical management of other classical severe manifestation of the disease, CVD is becoming one of the most relevant complications of SLE, and it is an important factor causing morbidity and mortality. Several immune constituents have been shown to be involved in the pathogenesis of atherosclerosis and endothelial damage in SLE patients, including specific circulating cell populations, autoantibodies, and inflammatory mediators. In this review, we summarize the presentation of CVD in SLE and the role of the autoimmune responses present in SLE patients in the induction of atherogenesis, endothelial impairment and cardiac disease. Additionally, we discuss the utility of these immune mediators as early CVD biomarkers and targets for clinical intervention in SLE patients. Sin financiación 8.787 JCR (2021) Q1, 35/162 Immunology 2.331 SJR (2021) Q1, 31/214 Immunology No data IDR 2021 UEM

La PCR es una técnica ampliamente utilizada por su alta sensibilidad y reproducibilidad. Una de las variantes más reconocidas es la PCR en tiempo real que combina simultáneamente la amplificación y la detección, correlacionando el producto de cada ciclo con una señal de intensidad de fluorescencia lo que posibilita además su cuantificación... Fil: Gómez, Paula. Universidad Católica de Salta. Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias; Argentina. Fil: García, Elina Vanesa. Universidad Católica de Salta. Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias; Argentina. Fil: Furnus, Cecilia. Universidad Católica de Salta. Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias; Argentina. Fil: Barrera, Antonio Daniel. Universidad Católica de Salta. Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias; Argentina.

El cultivo de células en 3D se está convirtiendo en una técnica esencial en múltiples áreas de investigación. Una de las principales razones es la limitación que tienen las células de reproducir su morfología y propiedades originales en los cultivos tradicionales en dos dimensiones (monocapa).... Fil: García, Elina Vanesa. Universidad Católica de Salta. Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias; Argentina. Fil: Gómez, Paula. Universidad Católica de Salta. Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias; Argentina. Fil: Furnus, Cecilia. Universidad Católica de Salta. Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias; Argentina. Fil: Barrera, Antonio Daniel. Universidad Católica de Salta. Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias; Argentina.

RESUMEN: El síndrome de Down (SD) es la causa genética más común de discapacidad intelectual y se produce por la triplicación total o parcial del cromosoma 21 humano. En esta Tesis Doctoral se ha utilizado el modelo murino Ts65Dn (TS). Tanto el SD como el ratón TS presentan alteraciones en la memoria dependiente de hipocampo en la que las células granulares (CG) del giro dentado tienen un papel fundamental. Nuestros resultados muestran que el exceso de dosis génica produce cambios en la arquitectura nuclear, alteraciones en el patrón de fusión nucleolar y el ensamblaje de cuerpos nucleares de Cajal en las CG del TS. Además, el incremento de estrés oxidativo en el hipocampo del ratón TS se asocia con el aumento de daño oxidativo en lípidos y DNA, anomalías en la estructura mitocondrial y alteraciones en los sistemas de degradación intracelular. En su conjunto, estas alteraciones en las CG pueden contribuir a los déficits cognitivos presentes desde etapas tempranas y, posteriormente, a la neurodegeneración características del ratón TS y las personas con SD. ABSTRACT: Down syndrome (DS) or trisomy of chromosome 21 is the most frequent genetic cause of intellectual disability. In this Doctoral Thesis, we used the Ts65Dn (TS) mouse model. Both, SD individuals and TS mice present deficits in hippocampal-dependent memory in which dentate gyrus granular cells (GCs) play an essential role. The results of this study show that the excess of gene dose produced changes in nuclear architecture, alterations in the nucleolar fusion pattern and in the assembly of the nuclear Cajal bodies in TS GCs. Additionally, increased oxidative stress in the TS hippocampus is associated with alterations such as increased lipid peroxidation, structural mitochondrial anomalies, alterations of intracellular degradative systems and increased DNA damage. Collectively, these cellular alterations may contribute to the cognitive deficits characteristic of TS mice and DS individuals since early ages and, at later stages of the lifespan, to the neurodegeneration. Esta Tesis Doctoral ha sido financiada con ayudas a la investigación procedentes de: • Contrato predoctoral para la formación de doctores 2017 concedido a Alba Puente Bedia (BES-2017-080571 • Agencia Estatal de Investigación, MICIN (PS12016-76194-R). • Instituto de Investigación Valdecilla (IDIVAL; NVAL 19/23), Santander, España. • Consejería de Universidades, Igualdad, Cultura y Deporte del Gobierno de Cantabria (16.VP39.64662). • Agencia Estatal de Investigación, MICIN (PID2020-117601 RB-IOO).