Resumen:

El área de especialidad, y donde se ha enfocado el desarrollo académico de nuestro
Grupo de Investigación en la Biología Estructural. En este sentido, la descripción y comprensión
del funcionamiento a nivel atómico, tanto catalítico como en su caso alostérico, de distintas
proteínas, precisa de un acercamiento multidisciplinario en el cual el conocimiento de la
estructura 3D es importante pero no suficiente. En los años 80 del siglo pasado surgió la idea de
que la descripción 3D de una proteína era suficiente para describir y comprender el mecanismo
catalítico y las implicaciones del mismo. Si bien, se presentaron varios casos con resultados
funcionales, existen multitud de ejemplos en que la mera descripción 3D fue insuficiente para
describir cabalmente el proceso enzimático, y más aún cuando esta descripción 3D se basa
solamente en datos de difracción de rayos X de cristales, es decir, la razón principal de estos
fracasos se debe al uso de una sola técnica durante el proceso descriptivo. Por esta razón, en el
Grupo utilizamos un enfoque integrativo de diversas técnicas con el fin de desentrañar el
comportamiento enzimático y de otras proteínas a nivel atómico, y en algunos casos incluso a
nivel subatómico. El uso de técnicas de Biología Molecular, Microbiología, Purificación y
Química de Proteínas, Cristalogénesis, Difracción de Rayos X, RMN, microPIXE, EPR,
Espectroscopia UV-Visible, RAMAN, CD, SAXS, entre otros, es común dentro del grupo,
generando resultados detallados y a niveles incluso subatómicos, en diversos sistemas proteicos,
sobre todo en aquellos donde la presencia de centros metálicos. En una primera etapa este tipo de
aproximación se utilizó en enzimas con Fe y/o Cu (lacasas y peroxidasas), sin embargo, este
enfoque se ha y seguirá siendo ampliado en concordancia con el desarrollo de los proyectos del
grupo, tanto en metaloenzimas como en otro tipo de enzimas. El desarrollo del grupo ha dado
lugar a una expansión de las líneas de investigación y como resultado de esto actualmente se
estudia la función y características de inhibidores de proteasas; las relaciones estructurales entre
venenos y anticuerpos; las características estructurales que confieren resistencia a altas dosis de
radiación ionizante a ciertos microorganismos; las características estructurales de enzimas que
confieren resistencia frente a antibióticos a microorganismos resistentes; las características
prolongan la vida útil de cristales proteicos con el fin de disminuir los daños intrínsecos de la
exposición a rayos X; las relaciones estructurales en proteínas implicadas en procesos de
biomineralización; los determinantes estructurales que confieren la característica de
biofluorescencia a varias proteínas similares a la proteína verde fluorescente; los mecanismos de
transporte de metales en microorganismos y el estudio estructural de las proteínas que les
permiten a varias especies de camarones el sobrevivir en hábitats altamente contaminados. Todos
estos enfoques tienen un eje en común, el estudio y consolidación de la Bioquímica Estructural
como un área directriz de aproximaciones modernas para resolver problemas desde básicos hasta
aplicados en ciencias bioquímicas. El desarrollo de esta área de Bioquímica Estructural nos ha
permitido alcanzar un reconocimiento local e internacional, con un amplio número de estudiantes
de posgrado y siendo a la fecha el grupo latinoamericano con las estructuras cristalográficas
determinadas y depositadas en el PDB (112 hasta diciembre de 2017).

Resumen.

De manera similar a cómo el modelo cuántico del átomo permite resolver la
inestabilidad del correspondiente modelo clásico se considera que posibles aspectos
cuánticos del espacio tiempo podrían permitir la evasión de las limitaciones de la
relatividad general clásica asociadas con la imposibilidad de continuar la dinámica de
modelos del cosmos o de agujeros negros más allá de las denominadas singularidades.
En esta plática discutiremos de manera introductoria parte de las motivaciones para
estudiar una teoría cuántica de la gravedad, codificada en la estructura del espacio
tiempo de acuerdo a la relatividad general. Usaremos un modelo mecánico análogo
primero y después uno gravitacional para ilustrar el formalismo de la gravedad
cuántica por lazos. Finalmente comentaremos algunas de las expectativas
fenomenológicas.

Procedencia: Facultad de Ciencias, UNAM.
Resumen:
El trabajo de científicos que incluyen a Nernst, Planck, Goldman, Hodgkin, Huxley,
y Katz, nos ha permitido entender los mecanismos de movimiento de iones y otras
moléculas a través  de membranas celulares a través de distintos modelos. Sin
embargo, hasta hace poco no existía un esquema general que permitiera unificar
los distintos modelos, y explicar por qué algunos modelos que parecen erróneos
funcionan para describir corrientes transmembranales. En esta plática hablaremos
de un modelo termodinámico que describe distintos tipos de transporte
transmembranal de manera general, y también explica por qué el modelo de
Hodgkin y Huxley funciona a pesar de una serie de limitaciones conceptuales y
matemáticas. Una vez definido el modelo, presentaré algunos ejemplos de
aplicación en células excitables (neuronas, cardiocitos) y algunas consecuencias
de utilizar estos modelos para el estudio de tejidos excitables en general.

 

Abstract.
We focus on dynamical descriptions of short-term synaptic plasticity. Instead of focusing on the molecular machinery that has been reviewed recently by several authors, we concentrate on the dynamics and functional significance of synaptic plasticity, and review some mathematical models that reproduce different properties of the dynamics of short term synaptic plasticity that have been observed experimentally. The complexity and shortcomings of these models point to the need of simple, yet physiologically meaningful models. We propose a simplified model to be tested in synapses displaying different types of short-term plasticity.

En Biología Molecular, una de las funciones bioquímicas más relevantes llevadas a cabo es la catálisis (aceleración o decremento
de la velocidad de reacción) a través de enzimas biológicas conocidas como proteínas. Uno de los mecanismos más usuales para
activar el proceso de catálisis en macromoléculas biológicas es el enlace (binding) de dos o más macromoléculas a través de los

llamados sitios activos (active sites) de la proteína, los cuales son
aminoácidos ubicados en posiciones específicas dentro la molécula
que permiten su ligamiento a otros compuestos. En esta charla,
presentaremos un formalismo físico matemático basado en Procesos
Estocásticos, Cadenas de Markov y Teoría de Gráficos para modelar
una macromolécula biológica como una red compleja de nodos
(aminoácidos) y conexiones entre ellos (puentes de hidrógeno y
enlaces covalentes). Mediante este formalismo, analizaremos las
propiedades de transmisión y recepción de información de cada uno
de los aminoácidos dentro de la red y mostraremos que los sitios
activos pueden asociarse con puntos extremales (máximos o mínimos)
en funcionales de la Teoría de Gráficos y  Cadenas de Markov.

Resumen: 

En experimentos relacionados con enfriamiento y atrapamiento de átomos con láser, como relojes de fuente de cesio, redes ópticas y condensación de Bose-Einstein, la temperatura se mide típicamente utilizando la distribución de velocidad del átomo. Particularmente, en los estándares de frecuencia de fuente de cesio, el método de tiempo de vuelo (TOF) es ampliamente utilizado para mediciones de temperatura. En este método, se supone una distribución de Maxwell Boltzmann para las velocidades del átomo. Sin embargo, en este trabajo demostramos que bajo ciertas condiciones, una función gaussiana podría no ser la mejor alternativa para ajustarse a la distribución de velocidad del átomo con el objetivo de calcular la temperatura del sistema. Demostramos experimentalmente que el concepto de temperatura de los sistemas de átomos ultrafríos debe tratarse con cuidado debido a que el concepto de temperatura puede no estar bien definido. En caso de que insistamos en asignar una temperatura a una nube de átomos fríos, demostramos que usar una distribución gaussiana puede resultar con un error de más del 10%. Sin embargo, al usar nuestro método para calcular la distribución de velocidad de los átomos y luego ajustarlo a dos distribuciones de Gauss, encontramos una mejor temperatura del sistema. Demostramos que los sistemas de átomos ultrafríos están fuera de equilibrio térmico y que están compuestos por dos subconjuntos de átomos, cada uno de ellos en equilibrio térmico sin transporte de calor entre ellos. Afirmamos que estamos introduciendo un método más preciso para medir la temperatura de los sistemas de átomos ultrafríos que permite una mejor comprensión de la termodinámica de estos sistemas. Finalmente, destacamos que este enfoque está estrechamente relacionado con la definición probablemente nueva del kelvin del Sistema Internacional (SI) en términos del valor numérico de la constante de Boltzmann (k_B) que se adoptará durante el 2018.


Resumen
Dada la gran variedad de funciones llevadas a cabo por las proteínas, el diseño computacional de éstas moléculas es una áea de investigación muy promisoria. Dentro de las topologías proteicas encontradas en la nauraleza, resaltan los barriles (b/a)8, también llamados barriles TIM. Esta arquitectura, descrita por primera vez en la triosafosfato isomerasa (TIM), se utilizada por enzimas que catalizan cinco de los seis tipos de reacciones de la clasificación EC.  En el seminario abordaremos el diseño de barriles TIM de novo utilizando el programa de diseño computacional Rosetta, así como la caracterización termodinámica y la ingeniería de estas proteínas con el objetivo de aumentar su estabilidad.

It is now increasingly recognised that cell collectives undergo a transition to a glassy or jammed state

that is akin to the one observed in molecular and colloidal matter [1,2]. In mature epithelial tissues,
such transition may ensure the proper development of elasticity but, whenever a tissue must adapt to
changes or perturbations of its physiological state, unjamming might be advantageous. By combining
experiments and simulations [3,4], we study the dramatic reawakening of cell motility that occurs at
constant cell density when a jammed mammary epithelial cell monolayer is perturbed by
overexpression of one single protein. Directed cell migration emerges when cell-cell interactions
promote coherence of local cell polarization, which is reminiscent of flocking in birds and other
animal species. We discuss also the relevance of these flocking states for tumour dissemination.

[1] Angelini, T., et al., Glass-like dynamics of collective cell migration, PNAS. 108, 4714-4719
(2011).
[2] Park J.A., et al., Unjamming and cell shape in the asthmatic airway epithelium, Nature Materials.
14, 1040-1048 (2015)
[3] Malinverno, C., Corallino, S., et al, Endocytic reawakening of motility in jammed epithelia, Nature
Materials 16, 587 (2017)
[4] Giavazzi, F., Paoluzzi, M., et al., submitted (https://arxiv.org/abs/1706.01113)

Procedencia: Departamento de Ciencias Básicas, Universidad de Monterrey.


Resumen.

Las orexinas, también conocidas como hipocretinas, son neurotransmisores peptídicos codificados por el gen Hcrt. Estos neuropéptidos regulan la transición entre los estados de sueño y vigilia, ya que al aumentar los niveles de orexina en los mamíferos se induce un estado de vigilia atenta y alerta y al disminuir estos niveles los animales duermen, y pasan a una fase particular del ciclo de sueño conocida como REM. Por esta razón, la pérdida de neuronas orexinérgicas conduce al desarrollo del síndrome de narcolepsia con cataplejía, donde los pacientes y modelos animales caen dormidos de forma súbita y pierden el tono muscular. Nuestro laboratorio generó una línea de ratones transgénicos que carecen del factor de transcripción EBF2 en los que se desarrolla un cuadro narcoléptico. Esto se debe a que en estos ratones KO disminuye el número de neuronas orexinérgicas del hipotálamo lateral y parece disminuir la producción de orexina en cada neurona individual. Esto sugiere que EBF2 es un regulador importante de la producción de orexina. En esta plática, se discutirán las evidencias que indican que existen sitios potenciales de unión para EBF2 en el promotor del gen Hcrt, que la mutación de estos sitios afecta los niveles de expresión génica controlada por este promotor y que al menos uno de los sitios identificados es blanco de unión para este factor de transcripción.

Procedencia: Instituto de Investigaciones en Materiales
Universidad Nacional Autónoma de México


Resumen


En la actualidad, determinar las propiedades físicas y en particular las mecánicas
de los materiales con métodos convencionales es cuestión de rutina; sin embargo,
existe una serie de complicaciones al determinar las propiedades mecánicas de
materiales complejos y que además suelen ser suaves o con espesores muy
reducidos. Debido a lo anterior los equipos comerciales presentan severas
complicaciones en la determinación de dichas propiedades. Una de las soluciones
es acoplar sensores de desplazamiento como extensómetros mecánicos o
eléctricos para cuantificar la elongación del material. Lo anterior no siempre es
posible ya que al tratarse de un material biológico o de un material con espesor del
orden de micras resulta complicado acoplar los dispositivos arriba mencionados.
Es aquí donde las nuevas técnicas de no contacto, en especial las de análisis de
imágenes, toman la ventaja sobre las convencionales. En esta plática se
presentarán casos donde se han combinado técnicas ópticas con ensayos
mecánicos para lograr un mejor entendimiento del comportamiento mecánico de
los materiales complejos a distintas escalas. Los casos a presentar corresponden
a Materiales con Memoria de Forma, tejido biológico y PDMS impurificado con
nanopartículas de carbono.