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.

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Categoría: Histórico

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.

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Categoría: Histórico

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.

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Categoría: Histórico

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.

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Categoría: Histórico

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)

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Categoría: Histórico

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.

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Categoría: Histórico

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.

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Categoría: Histórico

Resumen:

En nuestro laboratorio estamos interesados en entender los mecanismos de regulación
de la síntesis de las proteínas que se codifican en el genoma mitocondrial y cómo éste
sistema se acopla al ensamblaje de los complejos respiratorios. Utilizamos como
modelo a la levadura Saccharomyces cerevisiae y estudiamos los complejos III y IV
respiratorios. El complejo III o complejo bc1 en S. cerevisiae está conformado por 10

subunidades y 3 cofactores (2 hemo b, un hemo c y un centro Fe-S), de las cuales la subunidad Cytb es la única codificada en el genoma mitocondrial.

Aunque la mitocondria tiene un origen bacteriano, los mRNA’s mitocondriales carecen
de una secuencia tipo Shine-Dalgarno, por lo que los ribosomas mitocondriales son
asistidos por activadores traduccionales para localizar el AUG de inicio (para revisión
ver 2). La síntesis de Cytb o traducción de su mensajero (COB) depende de la
participación de 5 activadores traduccionales, de los cuales Cbp3-Cbp6 previamente se describieron que tienen dos funciones, una como activadores traduccionales actuando sobre el extremo 5’UTR (región no traducida) de COB y otra como chaperonas del ensamblaje temprano de Cytb. En este modelo Cbp3-Cbp6 activan la traducción de COB, interactúan con el túnel de salida del mitoribosoma y con Cytb recién sintetizada; por lo que se propone que Cbp3-Cbp6 coordinan la síntesis de Cytb con su ensamblaje3,4.

En este estudio descubrimos que Cbp3-Cbp6 actúan diferente según la cepa de
laboratorio que se use. Como ya había sido reportado en la cepa BY4742, Cbp3-Cbp6
regulan la síntesis de Cytb, pero contrariamente, en la cepa D273-10b las chaperonas
Cbp3-Cbp6 perdieron ésta función. Evaluamos si esta diferencia se debía a cambios en la interacción con el mRNA de COB y descubrimos que Cbp3-Cbp6 interactúan
físicamente con COB pero no existe ninguna diferencia entre las cepas analizadas.
También analizamos la interacción de Cbp3-Cbp6 con el mitoribosoma y tampoco
encontramos diferencia entre las dos cepas, indicando que esta función está
conservada. Nuestra hipótesis es que existe otro factor involucrado aún no identificado
que medía el papel en la traducción de Cbp3-Cbp6.

Adicionalmente evaluamos la función de Cbp3-Cbp6 como chaperonas, y observamos
que en la cepa D273-10b, en las mutantes nulas cbp3 y cbp6 las células pierde su
capacidad respiratoria y Cytb no se hemila. También descubrimos que a pesar de los
anteriores fenotipos, Cytb es relativamente estable, y esta estabilidad está dada por la
formación de supercomplejos no funcionales con la citocromo c oxidasa (Complejo IV).

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Categoría: Histórico

Resumen:

El fenómeno físico de interacción luz-materia da lugar al campo de conocimiento llamado procesamieno de materiales con láseres; dichoprocesamiento se puede llevar a cabo con láseres de emisión continua o pulsada. El procesamiento con láseres pulsados es muy versatil dado que la interacción depende de la duración del pulso, la fluencia e irradiancia, así como la frecuencia de repetición. Este campo de estudio tiene sus propios retos científicos y aplicados, la óptica de la interacción es muy importante y su comprensión adecuada impacta en el universo de aplicaciones del procesamiento de materiales con láseres. En este seminario haré una revisión de los fundamentos del procesamiento de materiales con láseres de pulsos ultracortos, y mostraré algunos casos específicos de problemas de óptica que una vez resueltos permiten potenciar las aplicaciones en este campo de conocimiento.

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Categoría: Histórico

Resumen:

Here I present our experimental work creating a synthetic magnetic field in a Bose-Einstein condensate (BEC) generated by an abelian vector potential and discuss the connection between spin-orbit coupling and non-abelian vector potentials.

Ultra cold atoms are remarkable systems with a truly unprecedented level of experimental control and one application of this control is to engineer many body hamiltonians usually associated with condensed matter physics. To date this engineering has focused mostly on the real-space potential that the atoms experience, for example, multiple-well traps, optical lattice potentials, or even potentials depending on the internal state of the atom.

We couple the internal states of rubidium 87 via a momentum-selective Raman transition and load our BEC into the resulting adiabatic eigenstates. In agreement with theory, we observe that above a critical coupling strength our BEC acts as a charged Bose gas in the presence of a conventional vector potential. Below this critical Raman coupling, the system has well defined spin degrees of freedom and acts like a spin-1/2 Bose gas with spin-orbit coupling.

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Categoría: Histórico