Tesis de la Facultad de Ciencias

Circuitos de regulación genética asociados con la diferenciación celular jerárquica: exploración en modelos de sistemas biológicos

2026-06-06T00:00:00Z

Circuitos de regulación genética asociados con la diferenciación celular jerárquica: exploración en modelos de sistemas biológicos Guerrero Vaca, Adrián Chárbel La diferenciación celular es un proceso que llevan a cabo los organismos eucariotas multicelulares, el cual permite que alcancen un nivel de organización complejo y que puedan llevar a cabo las distintas funciones que necesitan. Debido al gran número de factores que intervienen en este proceso y a que su explicación implica estudiar también su evolución, aún hay muchas preguntas que faltan por responderse sobre este mecanismo (Roy y Kundu, 2014). Recientemente, se han explicado ciertas cuestiones en lo que respecta a evolución y desarrollo de los seres vivos, gracias al estudio de las redes de regulación genética. Estas redes, dinámicas por naturaleza, han ayudado a entender cómo es que, a pesar de que en esencia todas las células de un organismo tienen los mismos genes, se llega a la construcción de un organismo diferenciado y con un fenotipo único (Wuensche, 1998). En las redes de regulación genética existen ciertos estados estables de actividad genética, llamados atractores, que pueden corresponder con los distintos tipos celulares que existen en algún organismo (Wuensche, 2002). A partir de los atractores de una red de regulación genética se pueden construir “redes de diferenciación”, las cuales contienen los atractores de la red (nodos) y las posibles transiciones que existen entre ellos (interacciones), a partir de someterlos a perturbaciones. Construir y analizar estas redes de diferenciación puede responder preguntas acerca de los caminos especı́ficos que siguen los organismos en su desarrollo, ası́ como explicar el verdadero potencial de especialización de distintos tipos celulares (Wagner y Klein, 2020). Además, podrı́a explicar por qué siempre o no se cumplen de lleno las rutas de los árboles de diferenciación, es decir, cuándo suceden eventos de desdiferenciación o caminos del desarrollo distintos a los que se observan usualmente en los organismos y por qué (Gordon y Gordon, 2019). En este proyecto estudié algunas propiedades estructurales de redes de diferenciación obtenidas a partir de redes de regulación genética, utilizando simulación en computadora. Intenté responder por qué los procesos del desarrollo siguen las rutas caracterı́sticas que se observan en la naturaleza y si las redes que corresponden a sistemas biológicos muestran propiedades estructurales diferentes en comparación a redes aleatorias. A su vez, el obtener un modelo de redes de diferenciación que permita conocer las razones detrás del potencial del desarrollo de los distintos tipos celulares puede ser un punto de partida fundamental para comprender mejor cómo evoluciona el desarrollo en los organismos (Kishi y Parker, 2021; Parker, 2024). Para lograr todo esto, recopilé más de 50 modelos de redes regulación genética del desarrollo, incluyendo modelos dinámicos con reglas lógicas y modelos estáticos. Realizado esto, para cada uno de los modelos dinámicos, obtuve su respectiva red de diferenciación celular y medı́ algunas de sus propiedades estructurales. La construcción de las redes de diferenciación estuvo limitada por qué tan fielmente los modelos originales representan los procesos reales y por las suposiciones de este enfoque que me obligaron a descartar múltiples modelos. Por lo tanto, los resultados que se presentan a continuación respecto a esa parte del trabajo deben ser tomados precavidamente. Entonces, busqué atributos topológicos en los modelos estáticos de redes de regulación genética que estuvieran relacionados con su tendencia a formar redes de diferenciación jerárquicas, una condición que aquı́ llamaré identidad jerárquica. Puedo destacar que en más de la mitad de modelos dinámicos estudiados, las redes de diferenciación celular presentan un comportamiento jerárquico. Asimismo, al ponderar la probabilidad de transiciones entre los atractores de las redes, encuentro que existe una tendencia a que ocurran de manera que las redes sean jerárquicas. Además, al explorar la topologı́a de todos los modelos seleccionados encontré que las redes en la naturaleza presentan estos atributos con mayor frecuencia de manera significativa respecto a muestreos de redes aleatorias. Esto lleva a pensar que la presencia de identidad jerárquica en las redes de regulación genética de diferenciación celular es un patrón estructural relevante para dictaminar si los caminos de diferenciación son irreversibles o no. Sin embargo, dadas las limitaciones que se describen más adelante, aún quedan incógnitas que responder respecto a por qué los organismos conservan y favorecen estas estructuras, ası́ como abordar algunos problemas que detecté, lo que permitirı́a pulir este enfoque. Los resultados del análisis topológico de las redes de regulación genética están siendo utilizados para la elaboración de un artı́culo, actualmente en preparación (Meraz-Segura et al., 2026).

Influencia de los ácidos grasos trans industriales y naturales en la memoria apetitiva y el metabolismo de lípidos

2026-07-02T00:00:00Z

Influencia de los ácidos grasos trans industriales y naturales en la memoria apetitiva y el metabolismo de lípidos Dorantes Gilardi, Mariana Los ácidos grasos trans (TFA) se dividen en dos categorías: industriales (iTFA), como el ácido trans-elaídico (TEA), y rumiantes (rTFA), como el ácido trans-vaccénico (TVA). Mientras que el consumo excesivo de iTFA se asocia consistentemente con mayor riesgo de enfermedad coronaria por sus efectos aterogénicos, los rTFA no muestran la misma relación y algunos estudios sugieren incluso beneficios cardiovasculares y metabólicos. En este estudio se compararon de manera sistemática los efectos biológicos de TEA y TVA. Ratones recibieron 168 mg/kg durante 45 días y se evaluaron sus perfiles lipídicos séricos y memoria apetitiva. Los ratones tratados con TEA mostraron un perfil fuertemente aterogénico, con incrementos significativos en colesterol total y en triglicéridos, de muy baja densidad (VLDL), de baja densidad (LDL) y de alta densidad (HDL) (todos con p < 0.0001). En contraste, los tratados con TVA presentaron reducciones significativas en colesterol, triglicéridos, LDL y HDL (p < 0.0001) y una disminución modesta en VLDL (p = 0.0039). En el aspecto conductual, el TEA deterioró el aprendizaje en el laberinto de ocho brazos, con adquisición más lenta de la tarea (p = 0.0353), mientras que el TVA mejoró el desempeño (p < 0.0001). De forma similar, el ácido oleico (OA), un cis monoinsaturado natural, también mejoró el aprendizaje (p = 0.0004). Tomando en cuenta todo lo anterior, los resultados confirman que los iTFA como el TEA tienen efectos negativos cardiovasculares y cognitivos, mientras que los rTFA como el TVA pueden ejercer efectos protectores, comparables a los del OA. Estas conclusiones tienen implicaciones en nutrición, etiquetado de alimentos y comprensión del impacto diferencial de los isómeros de grasas. Posibes investigaciones futuras relacionadas con este trabajo podrían ser, por ejemplo, dilucidar los mecanismos moleculares que subyacen a estos efectos, incluyendo el papel del metabolismo lipídico, la neuroinflamación y el eje intestino-cerebro, así como las implicaciones a largo plazo de la exposición crónica en diferentes tipos de TFAs.; Trans fatty acids (TFAs) are divided into industrial (iTFAs), such as elaidic acid (TEA), and ruminant (rTFAs), such as vaccenic acid (TVA). Excessive iTFA intake is strongly linked to coronary heart disease due to their atherogenic effects, whereas rTFAs show neutral or even beneficial effects. In this study, we systematically compared TEA and TVA by administering 168 mg/kg to mice for 45 days, then assessing serum lipid profiles and performance in an appetitive memory task. Our findings reveal contrasting divergent outcomes. TEA produced robust atherogenic responses, with significant increases in total cholesterol, triglycerides, very-low-density lipoprotein (VLDL), low-density lipoprotein (LDL), and high-density lipoprotein (HDL) (all p < 0.0001). In contrast, TVA improved lipid profiles, reducing cholesterol, triglycerides, LDL, HDL (all p < 0.0001), and modestly lowering VLDL (p = 0.0039). Behaviorally, TEA impaired learning in an eight-arm maze (p = 0.0353 vs. control), while TVA enhanced performance (p < 0.0001). Oleic acid (OA), a natural cismonounsaturated fatty acid, also improved learning (p = 0.0004), mirroring TVA. Overall, iTFAs like TEA exert deleterious cardiovascular and cognitive effects, whereas rTFAs such as TVA may be protective. These findings have implications for nutrition policy, food labeling, and our understanding of dietary fat isomers. Future research related to this work will focus on elucidating the molecular mechanisms underlying these effects, including the roles of lipid metabolism, neuroinfammation, and the gut-brain axis, as well as the long-term implications of chronic exposure to different types of TFAs.

Quantum Entanglement in Bose-Hubbard Models with Light-Meadiated Synthetic Long-Range Interactions

2026-06-01T00:00:00Z

Quantum Entanglement in Bose-Hubbard Models with Light-Meadiated Synthetic Long-Range Interactions Hernández López, Humberto Emiliano Esta tesis estudia la entropía de enredamiento bipartita $S_A$ como un parámetro para diagnosticar fases y transiciones cuánticas en modelos extendidos de Bose-Hubbard (EBHM) con interacciones sintéticas de largo alcance mediadas por luz. Estas interacciones surgen del acople de bosones ultrafríos en redes ópticas con modos cuánticos de una cavidad de alta reflectancia. En particular analizamos el modelo extendido $J_D$, donde la interacción global actúa como un acople de densidad, generando una estructura de subred par/impar. Se obtienen soluciones para el modelo extendido $J_D$ en concordancia con la literatura establecida implementando el formalismo de bosones esclavos alrededor de las soluciones de campo medio y validando los resultados mediante diagonalización exacta. La entropía $S_A$ muestra ser un indicador sensible de los puntos de transición y de la estructura interna de las fases presentes en el modelo: superfluido, aislante de Mott, supersólido y ondas de densidad. La contribución principal de este trabajo es crear una descripción y aplicación unificadas de la metodología, calcular $S_A$ a densidad promedio fija usando un enfoque variacional, y sentar las bases para su futura aplicabilidad a modelos relacionados.; This thesis studies the bipartite entanglement entropy $S_A$ as a parameter to diagnose quantum phases and transitions in extended Bose-Hubbard models (EBHM) with light mediated synthetic interactions with long range. This interactions arise from the coupling of ultracold bosons in optical lattices to quantum modes of a high-finesse cavity. In particular we analyse the ($J_D$) extended model, where the global interaction acts as a density coupling, generating an even/odd sublattice structure. We obtain the solutions for the ($J_D$) extended model in agreement with the established literature by implementing the slave-boson formalism around the mean-field solutions and validating the results through exact diagonalization. The entropy $S_A$ proves to be a sensitive indicator of the transition points and of the internal structure of the phases present in the model: superfluid, Mott insulator, supersolid and density waves. The main contribution of this work is to create a unified description and application of the methodology, to compute $S_A$ at fixed average density using a variatonal approach, and to lay the groundwork for its future applicability to related extended models.

Plasticidad y evolución estructural de moléculas de RNA in silico

2026-06-01T00:00:00Z

Plasticidad y evolución estructural de moléculas de RNA in silico Cruz Moreno, Alexis Gabriel Biomoléculas como el RNA requieren adoptar determinada conformación para desempeñar cierta actividad. Esto refuerza la idea de que ‘estructura es igual a función’. Sin embargo, estas moléculas en realidad son capaces de adoptar un repertorio de diferentes estructuras. Esta capacidad de adoptar diversos fenotipos, sin que el cambio se deba a una modificación genética, se conoce como plasticidad estructural. Este estudio es motivado por la intuición de que este repertorio de posibles estructuras favorece la capacidad de las moléculas para evolucionar estructuras innovadoras. Estudios previos intentaron modelar este comportamiento, resultando en un estancamiento evolutivo provocado por la aparición de estructuras sumamente robustas, tanto a perturbaciones genéticas como ambientales. Este anómalo resultado se denominó ‘confinamiento neutral’. En este proyecto, me propongo demostrar que moléculas de RNA, simuladas in silico, son capaces de acceder a una estructura específica τ , mediante evolución dirigida, más fácilmente cuando se considera la capacidad de plasticidad estructural. Para lo anterior, utilizo un novedoso modelo basado en la unión RNA-ligando para determinar la adecuación de cada molécula.