El pròxim dia 3 de novembre de 2020, a les 18h a l'Aula 2.4
Empaquetatge tridimensional d'epitelis corbs: la biologia i la topologia es troben amb la física, per Javier Buceta
La construcció i conformació de teixits i òrgans es basa en la capacitat de les cèl·lules per a agrupar-se de manera eficient i regular les seues interaccions. En aquest context, hem produït recentment un gran avanç en mostrar que les cèl·lules epitelials mostren una forma geomètrica no descrita anteriorment quan els teixits se sotmeten a flexió (curvatura): el escutoide [1].
Aquest descobriment ha obert la porta a una comprensió més profunda de la morfogènesi. No obstant això, les conseqüències d'aquest nou paradigma en termes de l'organització cel·lular 3D segueixen sense estar caracteritzades en gran manera. Ací abordem aquest problema utilitzant una combinació d'experiments, anàlisis matemàtiques, simulacions per computadora i enfocaments biofísics. En aqueix context derivem la "Llei dels Picapedra" [2]: el gruix i la curvatura dels tubs epitelials estan vinculats a la connectivitat cel·lular del teixit a través de senyals energètics.
Aquest principi explica com les limitacions topològiques i físiques inherents a la matèria viva contribueixen a construir formes funcionals complexes i condueixen a l'autoorganització dels teixits.
CV
Dr. Buceta graduated in Physics (M.Sc. Fundamental Physics) in Madrid and also have a M.Sc. degree in Computer Science. After his Ph.D. (2000, Summa Cum Laude and Extraordinary Award: Physics, Madrid), he moved to the University of California San Diego UCSD (Department of Chemistry and Biochemistry and the Institute for Nonlinear Science) as a postdoc at Prof. Lindenberg’s group. He was later awarded by La Jolla Interfaces in Science/Centre for Theoretical Biological Physics program to conduct research on ‘Left-Right Symmetry Breaking in Embryo Development’ at Salk Institute for Biological Studies/UCSD (J. C. Izpisua-Belmonte and K. Lindenberg). In 2004 he moved to the Barcelona Science Park as a “Ramón y Cajal” fellow and got tenured in 2009. In 2014, he accepted a position as Associate Professor at Lehigh University (Pennsylvania, USA) in the Bioengineering Department and the Department of Chemical and Biomolecular Engineering, where he was the founding D.T. & W.E. Schiesser Faculty Fellow.
In 2019 he got the Excellence in Research Scholarship and Leadership award at Lehigh University and in 2020 he moved back to Spain to the I2SysBio as a group leader and faculty member. Dr. Buceta has an extensive publication list, organized both national and international congresses, and in 2011-2013 he was elected as a member of the direction board of the Spanish Physics Royal Society (where he is currently the president of the international chapter).
In his research Buceta uses theoretical, computational, and experimental approaches to address problems of developmental dynamics (e.g. tissue mechanics), microbiology (e.g. growth biomechanics), and ecology (e.g. zoonoses spreading). In all cases the role played by stochasticity is a fundamental component of his work. His research is currently funded by NSF, NIH, and the Spanish Ministry of Science and Innovation. Some of Buceta's research has attracted major coverage by public media. One relevant example is his work on the 3D organization of epithelial tissues where a novel geometrical shape (the scutoid) was discovered. This publication is in the top 5% of all research outputs scored by Altmetric ever, it is the 2nd most read paper in the area of Life Sciences in 2018 in Nature Communications, and it has been highlighted by The New York Times, New Yorker, and Scientific American among others.
Atzar, amor i vida, per Carlos Peña Garay
El paradigma actual de la biologia de sistemes, la caracterització dels components, funcions i les seues interaccions que expliquen la complexitat dels éssers vius, està canviant per a incloure l'aleatorietat (deguda a fluctuacions en variables externes a la cèl·lula o de la cèl·lula com a unitat o al baix nombre de còpies local dels components) com a element essencial en els models dinàmics dels processos cel·lulars.
D'entre la influències estocàstiques en la vida, els raigs còsmics estan potser entre els més sorprenents des del punt de vista biològic.
En aquesta presentació curta, mostraré resultats de dues àrees d'investigació en les quals la bioinformàtica és essencial per a poder respondre a preguntes fonamentals sobre la dinàmica dels sistemes biològics: a) evolució temporal de la microbiota, en particular, dinàmica de la microbiota intestinal en la transició de salut a malaltia i b) efecte (de la reducció) dels raigs còsmics en la modulació del sistema immune, en l'envelliment i en la reparació del DNA.
- Health and disease imprinted in the time variability of the human microbioma, Marti et al, msystems 2017 https://msystems.asm.org/content/2/2/e00144-16.abstract
- Biogeochemistry, biophysics and radiobiology in low radioactivity https://www.frontiersin.org/research-topics/12041/the-biogeochemistry-biophysics-radiobiology-and-technical-challenges-of-deep-subsurface-research
CV:
Carlos Peña Garay investiga en Física de Astropartícules i Biologia de Sistemes. Científic del CSIC en el grup de Teoria, Bioinformàtica i Computació de l'I2SysBio, actualment és director del Laboratori Subterrani de Canfranc, una de les infraestructures científiques i tècniques singulars, dedicat a experiments que requereixen molt baixa radioactivitat, com són l'observació i exploració de les propietats dels neutrins i la cerca de matèria fosca. Sota la seua direcció, el LSC està construint laboratoris per a allotjar experiments que exploren les sorprenents implicacions biològiques de la falta de radioactivitat deguda a la reducció de raigs còsmics en profunditat.
Químic i Físic, és doctor en Física Teòrica i Long Term Member del Institute for Advanced Study de Princeton. Entre les seues contribucions a la Física de Astropartícules destaca la seua participació en el descobriment la massa dels neutrins en resoldre el problema dels neutrins solars que naix de la verificació de com brilla el Sol. Entre les seues contribucions a Biologia de Sistemes destaca l'observació i exploració de les implicacions la llei de fluctuacions en el microbioma humà, en les comunitats de extremófiles o en processos infecciosos i la coordinació del projecte internacional DULIA-bio sobre la influència de la baixa radioactivitat en processos biològics.
