Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Automated Identification and Monitoring of Whale Sharks (Rhincodon typus) Using Drones and Artificial Intelligence Models
No full textEl tiburón ballena (Rhincodon typus) es una especie migratoria conocida por formar agregaciones temporales en zonas costeras con florecimientos de organismos plantónicos, como es el caso de Bahía de los Ángeles, Baja California, México. Actualmente esta especie está clasificada como vulnerable tanto a nivel nacional como internacional, debido a diversas amenazas, lo que hace crucial su monitoreo. En este contexto, los videos tomados desde drones resultan una aproximación tecnológica prometedora para estudiar a los tiburones en su hábitat natural sin causar mayores perturbaciones. Y para sustraer la información de los videos, los modelos de inteligencia artificial ofrecen una alternativa eficaz para su análisis. Para desarrollar un protocolo de monitoreo con drones de tiburón ballena en Bahía de los Ángeles, durante el mes de octubre de 2023, se realizaron 59 vuelos de dron en Bahía de los Ángeles, incluyendo 42 vuelos desde embarcaciones y 17 desde tierra, logrando documentar 23 avistamientos de tiburones ballena. Esta información fue utilizada para entrenar y probar modelos de inteligencia artificial mediante dos distintos enfoques: DeepLabCut (DLC) y Multi Scale Patch (MSP) que permitiera identifica la presencia de tiburones de una forma vidiográfica automatizada para ser contabilizados. Ambos enfoques se basan en arquitecturas de redes neuronales convolucionales, incorporando técnicas de aumento de datos y aprendizaje por transferencia para mejorar su desempeño. El modelo más eficaz desarrollado en este estudio fue el MSP-192O, con un desempeño de Puntaje F1 macro de 0.91. A través del análisis estadístico de diferentes variables ambientales, logísticas y el comportamiento del tiburón durante la recolección de datos, se determinó que estas variables no afectan significativamente la identificación videográfica de tiburones ballena por el modelo MSP-192O. Con este modelo se espera proporcionar una herramienta que permita ampliar el conocimiento ecológico de la especie en el área, y mejorar las medidas manejo y conservación en la bahía y en hábitats similares.The whale shark (Rhincodon typus) is a migratory species known to form temporary aggregations in coastal areas with blooms of planktonic organisms, as in Bahía de los Ángeles, Baja California, Mexico. This species is classified as vulnerable nationally and internationally due to various threats, making monitoring crucial. In this context, videos taken from drones are a promising technological approach to studying sharks in their natural habitat without causing significant disturbances. Moreover, to extract information from videos, artificial intelligence models offer an effective alternative for analysis. To develop a drone monitoring protocol for whale sharks in Bahía de los Ángeles, during October 2023, 59 drone flights were carried out in Bahía de los Ángeles, including 42 flights from boats and 17 from land, managing to document 23 whale shark sightings. This information was used to train and test artificial intelligence models using two different approaches, DeepLabCut (DLC) and Multi-Scale Patch (MSP), which allowed the presence of sharks to be identified in an automated videographic way to be counted. Both approaches are based on convolutional neural network architectures, incorporating data augmentation and transfer learning techniques to improve performance. The most effective model developed in this study was the MSP-192O, with a Macro F1 Score performance of 0.91. The statistical analysis of different environmental and logistic variables and the shark's behaviour during data collection determined that these variables do not significantly affect the video identification of whale sharks by the MSP-192O model. This model is expected to provide a tool that expands the ecological knowledge of the species in the area and improves management and conservation measures in the bay and similar habitats
Design of control algorithms for the emergence of collective behaviors in unmanned vehicles
No full textEn este trabajo se abordó el diseño de algoritmos de control, que permitan que grupos de agentes con dinámica de doble integrador y vehículos no tripulados repliquen los comportamientos colectivos de consenso, formación, banda y sincronización. Para llevar a cabo su diseño, se hace uso de la teoría de control no lineal y de grafos. Es importante destacar que los algoritmos propuestos, se diseñaron de tal manera que los miembros del grupo no requieran del conocimiento de la medición de velocidad de sus vecinos, ya que esta medición no siempre se encuentra disponible en un caso práctico. No obstante, dicha medición requiere ser conocida locamente, por lo que se ha hecho uso del observador de Luenberger y de un filtro de primer orden para estimarla y así resolver el problema. Para comprobar teóricamente que los objetivos de control se cumplen, se presentan pruebas de estabilidad. Para validar la teoría se realizaron pruebas numéricas y experimentales. Las pruebas numéricas se llevan a cabo empleando el software Matlab. Por otra parte, para realizar los experimentos se hace uso de dos tipos de robots, el primero es un robot móvil con tracción diferencial (robot Khepera III) y el segundo es un robot aéreo de cuatro motores de pequeña escala (robot Crazyflie).In this work is addressed the design of control algorithms, that allow groups of agents with double integrator dynamic and unmanned vehicles to reproduce the collective behaviors of consensus, formation, flocking and synchronization. To carry out its design, it is made use of nonlinerar control and graph theory, it is worth pointing out that proposed algorithms were designed to avoid the members of the group to require the use of velocity measurements of the neighbors agents, since in the practice this measurement is not always available. However, the proposed control locally requires the use of such mesasurement, to tackle this problem the Luenberger observer and a first order filter are used to estimate it. To theoretically demonstrate that the control objectives are achieved stability proof are shown. To validate the theory numerical and experimental tests have been realized. The numerical test are carryed out in the software Matlab. On the other hand, To carry out the experiments two types of robots have been used, the first of them is a mobile robot with differential traction (Khepera III robot) and the second is an aereal robot of small scale of four motors (Crazyflie robot)
Encapsulation of Dermcidin in virus-like particles with potential antimicrobial activity.
No full textLa resistencia a los antibióticos representa una de las principales amenazas para la salud, con estimaciones que indican más de 10 millones de muertes anuales para 2050 debido a infecciones causadas por bacterias con resistencia a antibióticos. La rápida aparición de cepas con resistencia supera la velocidad de desarrollo de nuevos antibióticos, lo que hace urgente la búsqueda de alternativas terapéuticas. Los péptidos antimicrobianos (AMP) son pequeñas proteínas del sistema inmune con actividad antimicrobiana. En particular, los péptidos derivados de Dermcidin: DCD-1 y DCD-1L presentan estabilidad en un amplio rango de pH al encontrarse en el sudor humano. Sin embargo, su uso terapéutico puede verse limitado por la degradación enzimática o celular. En este estudio, se evaluó el uso de partículas tipo virus (VLP) derivadas del virus del mosaico del bromo (BMV) para la encapsidación de estos péptidos, aprovechando la capacidad de estas estructuras para encapsular moléculas aniónicas. Se emplearon distintas relaciones de masa entre los péptidos y la proteína de cápside de BMV, así como dos metodologías de síntesis, con el objetivo de obtener partículas estables y optimizar su producción. La caracterización mediante dispersión dinámica de luz (DLS) y microscopía electrónica de transmisión (TEM) confirmó la formación de partículas esféricas con diámetros de 22 a 32 nm, las cuales se mantuvieron estables hasta por 14 días a 4 °C. La actividad bactericida del péptido DCD-1L libre y encapsulado en las VLP se evaluó mediante unidades formadoras de colonias, observándose una reducción de la supervivencia bacteriana del 80 % en E. coli y del 22 % en S. aureus. Adicionalmente, se reportó por primera vez la actividad bactericida de la proteína de cápside de BMV, que redujo la supervivencia en un 39 % y 76 % respectivamente. Estos hallazgos sugieren que la encapsulación en VLP puede mejorar la estabilidad y eficacia de los péptidos antimicrobianos, abriendo nuevas posibilidades para su aplicación en el tratamiento de infecciones bacterianas resistentes.Antibiotic resistance represents one of the main threats to public health, with estimates indicating more than 10 million deaths per year by 2050 due to infections caused by antibiotic-resistant bacteria. The rapid emergence of strains with resistance outpaces the speed of development of new antibiotics, making the search for novel therapeutic alternatives urgent. Antimicrobial peptides (AMPs) are small immune system proteins with antimicrobial activity. In particular, the Dermcidin-derived peptides DCD-1 and DCD-1L are stable over a wide pH range when found in human sweat. However, their therapeutic use may be limited by enzymatic or cellular degradation. In this study, the use of virus-like particles (VLP) derived from brome mosaic virus (BMV) was evaluated for the encapsidation of these peptides, taking advantage of the ability of these structures to encapsulate anionic molecules. Different mass ratios between the peptides and the BMV capsid protein, as well as two synthesis methodologies, were employed to obtain stable particles and optimize their production. Characterization by dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM) confirmed the formation of spherical particles with diameters ranging from 22 to 32 nm, which were stable for up to 14 days at 4 °C. The bactericidal activity of the free and encapsulated DCD-1L peptide in the VLPs was evaluated by colony forming units, showing a reduction of bacterial survival of 80 % in E. coli and 22 % in S. aureus. Additionally, the bactericidal activity of BMV capsid protein was reported for the first time, reducing survival by 39 % and 76 %, respectively. These findings suggest that VLP encapsulation may improve the stability and efficacy of antimicrobial peptides, opening new possibilities for their application in the treatment of resistant bacterial infections
Hydraulic parameter estimation through of joint model of geohydraulic and direct current resistivity data
No full textUno de los principales objetivos en la exploración geohidrológica es determinar la permeabilidad hidráulica del espacio poroso, ya que de ésta depende en gran medida el movimiento o la posibilidad de extracción de agua subterránea. Para caracterizarla, actualmente es común asimilar conjuntamente datos hidráulicos de piezómetros y geofísicos. En especial, la combinación con datos geoeléctricos permite hacer inferencias sobre el contenido de fluido en el medio poroso, visibles a través de variaciones de la conductividad eléctrica, ésta combinación permite aprovechar la similitud entre los procesos físicos detrás de los flujos eléctricos e hidráulicos, sin embargo, no permite determinar parámetros hidráulicos directamente. A demás, la mayoría de estos enfoques excluyen una transición completa en un medio variablemente saturado así como sus fluctuaciones, usuales en la exploración de acuíferos no confinados o tipo libres. Nuestra hipótesis es que las variaciones espacio-temporales en la saturación, registradas en las mediciones hidráulicas y geoeléctricas, se pueden utilizar conjuntamente para mejorar las estimaciones de la permeabilidad hidráulica. En este trabajo, utilizamos una función de saturación, impulsada por el campo de presión hidráulica, como factor de conjunción y estimamos simultáneamente el potencial eléctrico e hidráulico variablemente saturado a partir de la solución acoplada de las ecuaciones no lineales. Siguiendo el formalismo del estado adjunto, desarrollamos el marco teórico inverso conjunto de datos hidráulicos y eléctricos. Este desarrollo permitió unificar y enfocar la sensibilidad de ambos tipos de datos a la conductividad eléctrica y a la permeabilidad hidráulica, principalmente, en la interfase saturada/no-saturada. El gradiente de la función de desajuste, el cual contiene la sensibilidad acoplada de ambos tipos de datos se utilizó en el proceso de optimización empleando un algoritmo de gradientes conjugados no lineales para obtener conjuntamente la conductividad eléctrica saturada y la permeabilidad hidráulica saturada. Aplicamos este marco en escenarios que simulan acuíferos tridimensionales en cuencas sedimentarias de granulometría variable y se simuló en diferentes condiciones de saturación. A partir de estos experimentos, observamos que los datos eléctricos son particularmente sensibles a la permeabilidad hidráulica en la zona no saturada, complementando así la falta de sensibilidad de los datos de piezómetros en esta zona.One of the main goals of geohydrological exploration is to determine the hydraulic permeability of the pore space since it largely determines groundwater's movement or extraction potential. It is currently common to combine hydraulic data from piezometers and geophysical data to characterize this permeability. In particular, the combination with geoelectrical data allows making inferences about the fluid content in the porous medium, visible through variations in electrical conductivity. This combination uses the similarity between the physical processes underlying electrical and hydraulic flows; however, it does not allow direct determination of hydraulic parameters. Furthermore, most of these approaches exclude a complete transition in a variably saturated medium, as well as its fluctuations, which are common in the exploration of unconfined aquifers. We hypothesize that spatiotemporal variations in saturation, recorded in hydraulic and geoelectrical measurements, can be used together to improve estimates of hydraulic permeability. In this work, we use a saturation function driven by the hydraulic pressure field as a conjunction factor and simultaneously estimate the electric and hydraulic potential from the coupled solution of the nonlinear equations. Following the adjoint state formalism, we developed a joint inversion theoretical framework for hydraulic and electrical data. This development allowed us to unify and focus the sensitivity of both data types to electrical conductivity and hydraulic permeability, mainly at the saturated/unsaturated interface. The gradient of the objective function, which contains the data coupled sensitivity, is used in the optimization process, based on a nonlinear conjugate gradient algorithm, to obtain the saturated electrical conductivity and saturated hydraulic permeability jointly. We apply this framework in scenarios that simulate three-dimensional aquifers in sedimentary basins with various grain sizes under different saturation conditions. From these experiments, we observed that electrical data are susceptible to hydraulic permeability in the unsaturated zone, thus complementing the lack of sensitivity of piezometer data in this area. We also found that this sensitivity is most significant in the vicinity of the water table, which acts as a natural permeability scanner when cumulative measurements are recorded under different water stress conditions over time
Reef calcification contribution of sclerobionts in a marginal ecosystem of the Mexican central Pacific
No full textLos productores calcáreos secundarios, conocidos como esclerobiontes (organismos incrustantes como algas calcáreas incrustantes (CCA), briozoarios, balanos, moluscos, poliquetos y foraminíferos), desempeñan un papel crucial en la estabilidad y mantenimiento de las estructuras arrecifales, al contribuir con la producción de carbonato de calcio (CaCO₃) y cementar fragmentos desprendidos. Su distribución en el ecosistema depende de factores ambientales como la luz, sedimentación y turbidez, así como de condiciones biológicas, incluyendo la competencia por espacio y alimento, y las interacciones ecológicas como la depredación. Estas condiciones varían según el tipo de microhábitat, ya sea expuesto o críptico, lo que afecta el aporte de CaCO₃ de cada grupo. Este estudio tuvo como objetivo evaluar la tasa de calcificación de los esclerobiontes (kg CaCO₃ m⁻² año⁻¹) en el ecosistema arrecifal del Parque Nacional Islas Marietas (PNIM), mediante el uso de unidades de acreción arrecifal (CAUs) durante tres periodos de inmersión: 6, 12 y 18 meses. Estas herramientas permitieron simular cuatro tipos de microhábitats (SSE, SSC, SIC, SIE) y obtener una visión integral del aporte de carbonato. Se registró una tasa neta de calcificación de 1.62 ± 0.83 kg CaCO₃ m⁻² año⁻¹ durante los 18 meses. Los mayores aportes provinieron de organismos heterótrofos filtradores, destacando los balanos (1.19 kg CaCO₃ m⁻² año⁻¹) y moluscos (0.14 kg CaCO₃ m⁻² año⁻¹), favorecidos por condiciones locales como surgencias, turbidez y alta productividad. En contraste, las CCAs (0.09 kg CaCO₃ m⁻² año⁻¹) y briozoarios (0.12 kg CaCO₃ m⁻² año⁻¹) mostraron menor aporte, afectados principalmente por la sedimentación. Estos resultados evidencian cómo los esclerobiontes responden a ambientes altamente sedimentados, revelando patrones de calcificación y requerimientos ambientales específicos que condicionan su distribución y función ecológica en el arrecife.Secondary calcifiers also known as sclerobionts (encrusting organisms such as calcareous algae, bryozoans, barnacles, mollusks, polychaetes and foraminifera), play a crucial role in the overall maintenance and stability of the reef structure by contributing to the production of calcium carbonate (CaCO3) and cementing reef components together. Sclerobiont distribution in reef ecosystem can vary according to environmental conditions such as light, sedimentation and turbidity, and ecological interactions as predation. In addition, these conditions can vary according to microhabitats, whether it’s exposed or cryptic, which influence the carbonate production (CaCO3) of each group. The objective of this study was to evaluate sclerobiont calcification rate (kg CaCO₃ m⁻² y⁻¹) in the reef ecosystem of Parque Nacional Islas Marietas (PNIM) using calcification accretion units (CAUs) over 6, 12 and 18 months of immersion time. By using this approach, it was possible to simulated four different reef microhabitats (EUS, CUS, CBS and EDS) and obtain a comprehensive view of the carbonate contribution. The average calcification rate in PNIM was 1.62 ± 0.83 kg CaCO₃ m⁻² y⁻¹ during the 18 months of the study. Filter-feeding heterotrophs exhibited the highest calcification rates, including barnacles (1.19 kg CaCO₃ m⁻² y⁻¹) and mollusks (0.14 kg CaCO₃ m⁻² y⁻¹), which benefit from local conditions such as upwelling events, turbidity and high productivity. In contrast, CCAs (0.09 kg CaCO₃ m⁻² Y⁻¹) and bryozoans (0.12 kg CaCO₃ m⁻² y⁻¹) exhibited lower rates due high sedimentation. These results highlight how do sclerobionts respond to high sedimentation environments by exhibit calcification patterns and specific environmental requirements which limit their distribution and ecological functionality in reef ecosystems
Evaluation of the cell cycle regulatory activity of α-conotoxins in triple negative breast cancer
No full textEl cáncer de mama es el cáncer con mayor incidencia y mortalidad en mujeres. Se estima que alrededor de cada 13 minutos, una mujer con cáncer de mama fallece a nivel mundial. Los caracoles marinos del género Conus disponen de un arsenal biosintético de toxinas derivados de un aparato venenoso que utilizan para cazar. Entre estos compuestos destacan las conotoxinas, que son un grupo de péptidos farmacológicamente activos de entre 12-20 aminoácidos con blancos moleculares específicos asociados a receptores y/o canales en la membrana celular. Se ha estudiado la importante relación de estos canales con procesos de regulación del ciclo celular, proliferación y apoptosis. Debido a la diversidad y a la especificidad que presentan, las conotoxinas poseen un gran potencial como fuente para desarrollar nuevos fármacos para combatir el cáncer de mama. En este proyecto, se realizó la evaluación de conotoxinas sintéticas derivadas de caracoles marinos del género Conus que tengan actividad reguladora del ciclo celular en las líneas de cáncer de mama triple negativo MDA-MB-157 y MDA-MB-231. La identificación de los receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChRs) se realizó mediante la extracción y retrotranscripción del ARN celular. Una vez obtenido el ADNc, se amplificaron las distintas subunidades de los receptores nAChR. Los resultados mostraron que ambas líneas celulares comparten la subunidad α9, α10 y α5. Posteriormente, se evaluó el efecto de 9 α conotoxinas sintéticas distintas en la viabilidad celular utilizando un ensayo colorimétrico. Los resultados mostraron que las conotoxinas xm1b y vc1.1 presentan una mayor actividad reguladora del ciclo celular en ambas líneas celulares no dependientes del tiempo ni de la concentración. Las otras conotoxinas no mostraron efectos significativos en los ensayos. Los resultados de esta investigación sugieren una interacción entre las conotoxinas con los nAChRs, sin embargo, se necesitan más pruebas para determinar la vía de interacción.Breast cancer is the cancer with the highest incidence and mortality in women. It is estimated that around every 13 minutes, a woman with breast cancer dies worldwide. The marine snails of the genus Conus have a biosynthetic arsenal of toxins derived from a poisonous apparatus that they use to hunt. Among these compounds, conotoxins stand out, and they are a group of pharmacologically active peptides of between 12-20 amino acids with specific molecular targets associated with receptors and/or channels in the cell membrane. The important relationship of these channels to processes of regulation of the cell cycle, proliferation and apoptosis has been studied. Due to their diversity and specificity, conotoxins have great potential as a source for developing new drugs to combat breast cancer. In this project, the evaluation of synthetic α conotoxins derived from marine snails of the genus Conus that have cell cycle regulatory activity in the triple negative breast cancer lines MDA-MB-157 and MDA-MB-231 was carried out. The identification of nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) was carried out by extraction and retrotranscription of cellular RNA. Once the cDNA was obtained, the different subunits of the nAChR receptors were amplified. The results showed that both cell lines share the α 9. α 10 and α 5 subunit. Subsequently, the effect of 9 different synthetic α-conotoxins on cell viability was evaluated using a colorimetric assay. The results showed that the conotoxins xm1b and vc1.1 present greater regulatory activity of the cell cycle in both cell lines, not dependent on time or concentration. The other conotoxins did not show significant effects in the tests. The results of this investigation suggest an interaction between conotoxins with nAChRs, however, more evidence is needed to determine the interaction pathway
Hydrogeological characterization of a portion of the Mexicali Valley, B.C, México.
No full textEn el Valle de Mexicali, donde el último informe de CONAGUA reporta un porcentaje nulo de disponibilidad del recurso hídrico, se considera crucial la actualización continua de la información para mejorar el monitoreo y la gestión de los recursos. El monitoreo de los niveles piezométricos se ha convertido en una herramienta importante para la gestión sostenible de los recursos hídricos, visto que permite identificar las tendencias a largo plazo, permitiendo evaluar la respuesta de los acuíferos a fenómenos naturales o antropogénicos. De acuerdo con algunos autores, estos fenómenos son responsables de inducir esfuerzos de deformación a las estructuras que conforman el acuífero, que a menudo se refleja en las variaciones del nivel del agua en pozos de observación. En este sentido, el presente estudio implementó un análisis espectral de los registros de nivel del agua en pozos de observación en la zona y en conjunto con los métodos electromagnéticos, como el TEM, que se presentan como una opción adecuada para estudios hidrogeológicos, dado su potencial como herramientas en la exploración de recursos hídricos subterráneos debido a que son sensibles a los cambios de conductividad eléctrica de las rocas, propiedad que se puede asociar a la presencia de fluidos. La integración de ambas metodologías en un contexto hidrogeológico reveló una interacción compleja entre el acuífero y su entorno, influenciada por la heterogeneidad litológica, así como factores tectónicos y climáticos.In the Mexicali Valley, where the latest CONAGUA report indicates a zero percentage of water resource availability, the continuous update of information is considered crucial to improve monitoring and resource management. The monitoring of piezometric levels has become an important tool for the sustainable management of water resources, as it allows the identification of long-term trends, enabling the evaluation of aquifer responses to natural or anthropogenic phenomena. According to some authors, these phenomena are responsible for inducing deformation stresses in the structures that make up the aquifer, which is often reflected in the variations of water levels in observation wells. In this context, the present study implemented a spectral analysis of the water level records in observation wells in the area, in conjunction with electromagnetic methods such as TEM, which are presented as a suitable option for hydrogeological studies due to their potential as tools in the exploration of groundwater resources, as they are sensitive to changes in the electrical conductivity of rocks, a property that can be associated with the presence of fluids. The integration of both methodologies in a hydrogeological context revealed a complex interaction between the aquifer and its environment, influenced by lithological heterogeneity, as well as tectonic and climatic factors
Effect of actin-depolymerizing compounds on infectious diseases caused by Fusarium vanettenii
No full textLas enfermedades infecciosas causadas por hongos filamentosos del género Fusarium representan un desafío relevante en la salud pública a nivel mundial, debido a su impacto en seres humanos, industria agropecuaria, y la contaminación de alimentos por micotoxinas. En este contexto, es primordial el estudio de la patogenicidad de este género. Similar al sistema inmunitario en humanos, donde los neutrófilos emplean Trampas Extracelulares de Neutrófilos (NETs, por sus siglas en inglés) para eliminar patógenos, en interacciones planta-hongo, células del borde del ápice de la raíz secretan ADN extracelular (exDNA, por sus siglas en inglés) que atrapa patógenos, evitando la infección en el sistema radicular. Por su parte, las nucleasas extracelulares fúngicas son factores de virulencia que degradan exDNA del hospedero y suprimen sus defensas. Por lo anterior, entender los mecanismos de secreción de nucleasas fúngicas es de interés para ofrecer mecanismos de control más efectivos e inocuos. Es sabido que el citoesqueleto de actina es parte de las rutas de secreción de enzimas fúngicas. En el presente estudio, se utilizó el modelo planta-hongo Pisum sativum-Fusarium vanettenii para investigar el efecto de compuestos despolimerizadores de actina, Latrunculina B (Lat B) y Citocalasina A (CA) en la secreción de nucleasas. Así, se evaluó el efecto de Lat B y CA sobre el desarrollo biológico, secreción enzimática y patogenicidad de F. vanettenii. Los resultados indicaron que la Concentración Mínima Inhibitoria (CMI) y la Concentración Inhibitoria Media (CIM) de Lat B redujo significativamente el crecimiento radial y tasa de elongación de la hifa de F. vanettenii, respectivamente. Por otro lado, la CMI de CA redujo el crecimiento radial, tasa de elongación de la hifa, y esporulación, y alteró la secreción de nucleasas y patogenicidad de F. vanettenii. Lo anterior sugiere que F. vanettenii podría utilizar rutas alternativas a los filamentos de actina para la secreción de nucleasas. Estos hallazgos, aportan a una mejor comprensión de los mecanismos de interacción de F. vanettenii con su hospedero, lo cual tiene relevancia en el desarrollo de estrategias potenciales para el manejo de la fusariosis.Infectious diseases caused by the filamentous fungi Fusarium represent a significant threat to public health worldwide due to their impact on humans, the agricultural and livestock industries, and food contamination with mycotoxins. In this context, studying the pathogenicity of this genus is of critical importance. Similar to the human immune system, where neutrophils deploy Neutrophil Extracellular Traps (NETs) to eliminate pathogens, plant-fungus interactions involve the secretion of extracellular DNA (exDNA) by root border cells, which traps pathogens, protecting the root system from infection. As a counter-attack mechanism, fungal extracellular nucleases act as virulence factors, degrading host exDNA and suppressing its defenses. Therefore, understanding the mechanisms behind fungal nuclease secretion is essential for developing more effective and environmentally safe control strategies. The actin cytoskeleton is known to play a role in the secretion pathways of fungal enzymes. In the present study, the Pisum sativum–Fusarium vanettenii plant-fungus model was used to investigate the effect of actin-depolymerizing compounds, Latrunculin B (Lat B) and Cytochalasin A (CA), on nuclease secretion. The impact of Lat B and CA on the biological development, enzymatic secretion, and pathogenicity of F. vanettenii was evaluated. The results showed that Lat B significantly affected the fungal growth and hyphal elongation rate of F. vanettenii at minimum and intermediate inhibitory concentrations, respectively. At a minimum inhibitory concentration, CA affected the fungal growth, hyphal elongation rate, and sporulation, and altered both nuclease secretion and pathogenicity. These findings suggest that nuclease secretion in F. vanettenii may use alternative secretion pathways that bypass actin filaments. Altogether, this study contributes to a better understanding of the interaction mechanisms between F. vanettenii and its host, which is highly relevant for potential strategies to manage fusariosis
Development of αVβ5+ exosomes as an anti-TGF-β therapy targeting the hepatic pre-metastatic niche
No full textLa metástasis al hígado es común en cáncer pancreático y colorrectal. Su desarrollo es promovido por exosomas secretados por el tumor primario, que, por la presencia de la integrina αVβ₅ en su membrana, se dirigen al hígado. Internalizados en células de Kuppfer, que son macrófagos residentes en el hígado, estos exosomas incrementan la producción de TGF-β iniciando la formación del nicho pre-metastásico que aumenta la probabilidad de formación de metástasis. Considerando que las terapias anti-TGF-β no han sido eficientes en ensayos clínicos y causan efectos secundarios, nuestro objetivo fue desarrollar una terapia anti-TGF-β dirigida al hígado utilizando exosomas funcionalizados con la integrina αVβ₅. Para esto seleccionamos las células 293T, una línea celular humana, no cancerosa en las cuales detectamos la expresión endogénica de la integrina αVβ₅. Los exosomas se purificaron mediante centrifugación diferencial. Las vesículas obtenidas tuvieron un diámetro de 111 ± 44.0 nm, de acuerdo con los análisis de dispersión de luz dinámica y microscopía electrónica de transmisión, y contienen la proteína CD81, un marcador de exosomas, lo que cumple con los criterios para exosomas. Cuando los exosomas marcados fluorescentemente se inocularon por vía intravenosa en ratones, fueron detectados en el hígado 24 horas después. Para incrementar la localización de estos exosomas en el hígado, se sobreexpresó la integrina αVβ₅. Las células 293T fueron transfectadas con plásmidos que codifican para las subunidades αV y β₅, y seleccionadas para obtener un subclon con niveles de expresión 9 veces mayor en comparación con las células parentales. Por medio de western blot, confirmamos que los exosomas derivados de este subclon contienen la integrina exógena. In vitro, la internalización de exosomas αVβ₅+ fue mayor en macrófagos (RAW 264.7). En ratones, la sobreexpresión de αVβ₅ incrementó las cantidades de estos exosomas en el hígado (4.9x vs parental) y estos exosomas αVβ₅+ se localizaron preferentemente en el hígado comparado con pulmones, riñones y cerebro. Para cargar los exosomas con una agente anti-TGF-β, decidimos usar un estrategia de ARN de interferencia con shRNA. Células 293T-αVβ₅+, fueron transducidas para producir shRNA con Tgfb1 (shTgfb1) para que sean cargados directamente en los exosomas. Aunque ambos shTgfb1 silenciaron eficientemente Tgfb1 en células de ratones transducidas, los exosomas derivados de las células 293T no disminuyeron losLiver metastasis is a common complication in pancreatic and colorectal cancer. Its development is promoted by exosomes, extracellular vesicles, secreted by the primary tumor that accumulate in the liver due to the presence of the αVβ₅ integrin on their membrane. Once in the liver, exosomes are internalized by Kupffer cells, the resident macrophages in the liver, increasing their production of TGFβ, the first step in establishing the pre-metastatic niche that supports metastasis formation. Since antiTGF-β therapies have not been effective in clinical trials and cause side effects, our aim was to develop a liver-targeted anti-TGF-β treatment using exosomes functionalized with the αVβ₅ integrin. We selected 293T cells as a human, non-cancerous cell line, in which we detected the expression of endogenic integrin αVβ₅ to obtain exosomes using differential centrifugation. From the conditioned medium of 293T cells, we isolated vesicles that had a diameter of 111 ± 44.0 nm, as determined by dynamic light scattering analysis and transmission electron microscopy, and contained CD81, an exosome marker, which corresponds to exosome characteristics. We used fluorescently labeled exosomes to follow exosomes in vivo. After intravenous inoculation into mice, exosomes were detected in the liver 24 hours later. To enhance the accumulation of 293T exosomes in the liver, we decided to overexpress the integrin αVβ₅. 293T cells were transfected with plasmids encoding the αV and β₅ subunits. After antibiotic selection and clonal expansion, we obtained a subclone of 293T cells that had 9-times more αVβ₅ integrin on their surface, and we confirmed these exosomes contained the exogenous integrin. In vitro, αVβ₅+ exosomes showed higher uptake in RAW 264.7 macrophage cells, compared to parental exosomes. In mice, we confirmed that αVβ₅ overexpression significantly increased exosome localization in the liver (4.9x vs parental) and that αVβ₅+ exosomes preferentially accumulated in the liver compared to the lungs, kidneys, and brain. To load the exosomes with an antiTGF-β agent, we chose to use RNA interference with shRNA. 293T-αVβ₅+ cells were transduced to produce different shRNA against Tgfb1 (shTgfb1) to be directly loaded into their exosomes. Although both shTgfb1 efficiently silenced Tgfb1 in transduced mouse cells, exosomes derived from 293T cells did not reduce Tgfb1 levels in RAW 264.7 cells. Despite not achieving the loading of exosomes with a TGF-β i
Physiological response of Cladocopium sp. (Symbiodinaceae) through the quantification of gene expression in response to environmental and spatial changes
No full textLos arrecifes de coral son ecosistemas que albergan una alta diversidad de especies y contribuyen significativamente a la productividad marina. Estos ecosistemas dependen de interacciones simbióticas, especialmente entre corales y dinoflagelados de la familia Symbiodiniaceae, que proporcionan nutrientes esenciales a los corales a cambio de protección. Sin embargo, esta relación es susceptible ante factores de estrés y se ve amenazada por el cambio climático y las actividades humanas. A pesar de esto, estos organismos han logrado una coadaptación a condiciones ambientales cambiantes, y destaca la importancia de la diversidad genética en esta capacidad adaptativa. En particular, en los arrecifes del Golfo de California, donde la diversidad de corales es menor en comparación con otras regiones. Además, el área como Bahía de los Ángeles presenta predominancia de corales del género Porites distinguiéndose por su asentamiento y crecimiento en condiciones variables a lo largo del año, debido a las altas latitudes (marginalidad). Todo esto resalta su importancia como un laboratorio natural para estudiar las respuestas de esta simbiois ante el cambio global. Este estudio consideró dos sitios con diferencias ambientales y dos temporadas contrastantes. Se tomaron muestras de 3 colonias por cada sitio en cada temporada, y se analizó la expresión génica mediante qPCR. Los resultados revelan variaciones en la expresión génica del dinoflagelado simbionte Cladocopium sp. entre las localidades, La Llave y El Rincón, evidenciando las estrategias de aclimatación de los simbiontes de cada sitio ante diferentes condiciones ambientales. La mayor eficiencia metabólica en La Llave durante la temporda cálida sugiere una mejor utilización de recursos en temporadas cálidas, recurriendo a la autotrofía como principal vía nutricional, mientras que la preferencia por el amonio en temporadas frías en El Rincón y la baja expresión de genes asociados a procesos fotosintéticos, resalta una eficiente estrategia metabólica del simbionte en temperaturas bajas y zonas de poca luz. La comprensión de estas respuestas moleculares es crucial para la conservación de los arrecifes de coral y su resiliencia frente a los desafíos ambientales actuales. Este trabajo proporciona nuevo conocimiento para comprender la compleja interacción y fisiología entre corales y sus simbiontes.Coral reefs are ecosystems that host a high diversity of species and significantly contribute to marine productivity. These ecosystems depend on symbiotic interactions, especially between corals and dinoflagellates from the Symbiodiniaceae family, which provide essential nutrients to corals in exchange for protection. However, this relationship is vulnerable to stress factors and is threatened by climate change and human activities. Despite this, these organisms have co-adapted to changing environmental conditions, highlighting the importance of genetic diversity in this adaptive capacity. In particular, the reefs of the Gulf of California have lower coral diversity compared to other regions. Furthermore, areas such as Bahía de los Ángeles exhibit a predominance of corals from the genus Porites, which thrive under variable conditions throughout the year due to the high latitudes (marginality). This highlights the significance of the region as a natural laboratory for studying how this symbiosis responds to global change. The study examined two sites with environmental differences and two distinct seasons. Samples were collected from three colonies at each site during each season, and gene expression was analyzed through qPCR. The results reveal variations in gene expression of the symbiotic dinoflagellate Cladocopium sp. between the sites, La Llave and El Rincón, demonstrating the acclimatization strategies of the symbionts at each site under different environmental conditions. The higher metabolic efficiency in La Llave during the warm season suggests a better use of resources in these periods, relying on autotrophy as the main nutritional pathway. In contrast, the preference for ammonium duringcold seasons at El Rincón, long with the low expression of genes associated with photosynthetic processes highlight an efficient metabolic strategy of the symbiont in low temperatures and low-light environments. Understanding these molecular responses is crucial for the conservation of coral reefs and their resilience to current environmental challenges. This work provides new insights into the complex interactions and physiology between corals and their symbionts