El próximo día 3 de noviembre de 2020, a las 18h en el Aula 2.4
Empaque tridimensional de epitelios curvos: la biología y la topología se encuentran con la física, por Javier Buceta
La construcción y conformación de tejidos y órganos se basa en la capacidad de las células para agruparse de manera eficiente y regular sus interacciones. En este contexto, hemos producido recientemente un gran avance al mostrar que las células epiteliales muestran una forma geométrica no descrita anteriormente cuando los tejidos se someten a flexión (curvatura): el escutoide [1].
Este descubrimiento ha abierto la puerta a una comprensión más profunda de la morfogénesis. Sin embargo, las consecuencias de este nuevo paradigma en términos de la organización celular 3D siguen sin estar caracterizadas en gran medida. Aquí abordamos este problema utilizando una combinación de experimentos, análisis matemáticos, simulaciones por computadora y enfoques biofísicos. En ese contexto derivamos la "Ley de los Picapiedra" [2]: el grosor y la curvatura de los tubos epiteliales están vinculados a la conectividad celular del tejido a través de señales energéticas.
Este principio explica cómo las limitaciones topológicas y físicas inherentes a la materia viva contribuyen a construir formas funcionales complejas y conducen a la autoorganización de los tejidos.
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.
Azar, amor y vida, por Carlos Peña Garay
El paradigma actual de la biología de sistemas, la caracterización de los componentes, funciones y sus interacciones que expliquen la complejidad de los seres vivos, está cambiando para incluir la aleatoriedad (debida a fluctuaciones en variables externas a la célula o de la célula como unidad o al bajo número de copias local de los componentes) como elemento esencial en los modelos dinámicos de los procesos celulares.
De entre la influencia estocástica en la vida, los rayos cósmicos están quizás entre los más sorprendentes desde el punto de vista biológico.
En esta presentación corta, mostraré resultados de dos áreas de investigación en las que la bioinformática es esencial para poder responder a preguntas fundamentales sobre la dinámica de los sistemas biológicos: a) evolución temporal de la microbiota, en particular, dinámica de la microbiota intestinal en la transición de salud a enfermedad y b) efecto (de la reducción) de los rayos cósmicos en la modulación del sistema inmune, en el envejecimiento y en la reparación 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 Astropartículas y Biología de Sistemas. Científico del CSIC en el grupo de Teoría, Bioinformática y Computación del I2SysBio, actualmente es director del Laboratorio Subterráneo de Canfranc, una de las infraestructuras científicas y técnicas singulares, dedicado a experimentos que requieren muy baja radioactividad, como son la observación y exploración de las propiedades de los neutrinos y la búsqueda de materia oscura. Bajo su dirección, el LSC está construyendo laboratorios para alojar experimentos que exploren las sorprendentes implicaciones biológicas de la falta de radioactividad debida a la reducción de rayos cósmicos en profundidad.
Químico y Físico, es doctor en Física Teórica y Long Term Member del Institute for Advanced Study de Princeton. Entre sus contribuciones a la Física de Astropartículas destaca su participación en el descubrimiento la masa de los neutrinos al resolver el problema de los neutrinos solares que nace de la verificación de como brilla el Sol.
Entre sus contribuciones a Biología de Sistemas destaca la observación y exploración de las implicaciones la ley de fluctuaciones en el microbioma humano, en las comunidades de extremófilos o en procesos infecciosos y la coordinación del proyecto internacional DULIA-bio sobre la influencia de la baja radioactividad en procesos biológicos.
