Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 27/05/2024

• LIN, LI CHUN: Deciphering the role of mechanical stress during ageing and in neurodegenerative diseases
  
  Autor/a: LIN, LI CHUN
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: FOTÓNICA
  Departamento: Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 29/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: KRIEG, MICHAEL
  Tribunal:
       PRESIDENT: MARTÍN BLANCO, ENRIQUE
       SECRETARI: SANDOVAL ÁLVAREZ, ÁNGEL
       VOCAL: PEREZ BROWNE, MARCOS FRANCISCO
  Resumen de tesis: El característic sistema de locomoció del Caenorhabditis elegans (C. elegans) ofereix una plataforma única d¿estudi de postures complexes i comportaments motrius. En aquest treball, vaig investigar els patrons de locomoció de C. elegans en diferents etapes vida i contexts genètics, mitjançant l¿ús d¿un sistema de seguiment d¿individus i de tècniques d¿anàlisi avançades. Vaig dur a terme una examinació exhaustiva del comportament locomotor d¿aquests cucs mitjançant l¿aproximació de l¿¿eigenworm¿. Els ¿eigenworms¿són els components principals de l¿espai postural dels animals, i vaig identificar-ne uns d¿específics associats a moviments cap endavant, girs i arronsaments exagerats del cos. Vaig poder veure que els animals mutants en espectrina mostrava una forta correlació entre el seu arronsament i un eigenworm específic pels girs en els no mutants. Aquests descobriments suggereixen que els eigenworms proporcionen un marc universal per a comparar diferents tipus de moviments, i permeten avaluar els efectes de diferents mutacions genètiques en la locomoció, obrint un nou camí per a una anàlisi més exhaustiva del comportament de l¿animal, especialment quan es combina amb estudis sobre xarxes neuronals.D¿altra banda, vaig investigar el paper de la propriocepció en la coordinació de les activitats motores dels C. elegans emprant diferents models genètics. La meva recerca es va centrar en els mecanismes que governen la realimentació proprioceptiva, incloent els estressos mecànics i les senyalitzacions neuronals. Els resultats indiquen que la xarxa d¿espectrina ¿un component del citoesquelet - associada a una interneurona proprioceptiva DVA ¿modulador dels estats de tensió i compressió de l¿organisme -, serveix com a determinant crític de la seva postura. Curiosament, es va observar una semblança extraordinària entre els animals que envelleixen prematurament i els mutants de ß-espectrina, on tots dos es movien doblegant-se amb una curvatura exagerada. A més, vaig demostrar que les neurones proprioceptives que codifiquen la postura corporal presenten alteracions estructurals i funcionals que depenen de l¿edat. És destacable que l¿espectrina juga un paper clau en el manteniment de la integritat proprioceptiva durant l¿envelliment.Addicionalment, vaig investigar les vies moleculars subjacents als defectes proprioceptius associats a l¿envelliment, particularment, el paper de la proteasa CLP-1 en l¿escissió d¿UNC-70/ß-espectrina. La supressió condicional o pan-neuronal de la CLP-1 en la interneurona DVA va revelar comportaments locomotors alterats, es pot suggerir que la CLP-1 regula l¿espectrina durant la neurodegeneració associada a l¿edat. Finalment, vaig explorar l¿efecte de l¿expressió ectòpica d¿¿ß-cristal·lina dels humans durant l¿envelliment, on em vaig basar en la hipòtesis de que una petita proteïna de xoc tèrmic (sHsp) que conté l¿¿ß-cristal·lina (HSPB5), estabilitza la ß-espectrina i la protegeix de la degradació proteolítica de la CLP-1 durant l¿envelliment. Així mateix, vaig expressar ectòpicament el mutant 3E constitutivament actiu de l¿¿ß-cristal·lina de manera pan-neuronal i específica en DVA; mitjançant l¿anàlisi de la locomoció dels animals des de l¿edat adulta jove fins 6 dies més tard, vaig observar un rescat modest del patró del comportament en ambdós tipus de mutants. Així, especulem que l¿¿ß-cristal·lina pot unir-se als dominis/residus de la proteïna UNC-70 vulnerables a la proteòlisi, proporcionant protecció contra proteases com CLP-1. En conjunt, aquests descobriments contribueixen a la nostra comprensió dels mecanismes proprioceptius importants per l¿envelliment, oferint noves perspectives sobre potencials dianes terapèutiques contra malalties neurodegeneratives relacionades amb l¿edat.
  

Fecha de lectura: 28/05/2024

• JOSEPH, DIYA: Improving memory access efficiency for real-time rendering in tile-based GPU architectures
  
  Autor/a: JOSEPH, DIYA
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
  Departamento: (DAC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 30/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: GONZÁLEZ COLÁS, ANTONIO MARIA | ARAGÓN ALCARAZ, JUAN LUIS
  Tribunal:
       PRESIDENT: XEKALAKIS, POLYCHRONIS
       SECRETARI: JIMENEZ GONZALEZ, DANIEL
       VOCAL: DE LUCAS CASAMAYOR, ENRIQUE
  Resumen de tesis: Las GPU móviles han evolucionado enormemente en la última década debido a la continua demanda de las aplicaciones. Estos diseños deben abordar la creciente demanda de rendimiento y priorizar la eficiencia energética para adaptarse a las limitaciones de energía y temperatura de los dispositivos móviles. La memoria principal es una de las principales fuentes de consumo de energía y, en muchas ocasiones, llega a convertirse en el principal cuello de botella que limita el rendimiento de las GPUs.El objetivo de esta tesis es mejorar la eficiencia de los accesos a memoria en arquitecturas Tile-Based Rendering (TBR), que son las que implementan las GPU móviles, para la ejecución de aplicaciones gráficas.Las arquitecturas TBR utilizan una estructura de datos que almacena la información de las primitivas de cada región (tile) de la pantalla, que reside en la memoria principal y en la caché L1 (Tile Cache) y en la L2 compartida. Se ha demostrado que la política de reemplazo OPT es óptima para minimizar los fallos de caché pero es casi imposible de implementar en hardware. La primera propuesta de esta tesis da vida a la política OPT y la incorpora en la Tile Cache. Junto con otras mejoras en la L2, esta propuesta, denominada TCOR, resulta en una disminución del 13,8% en el consumo de energía de la jerarquía de memoria y un mayor rendimiento del Tiling Engine.DTexL, la segunda propuesta de esta tesis, aumenta la capacidad agregada de las cachés de texturas, al reducir la replicación de los bloques de memoria que éstas almacenan. Las GPU modernas integran múltiples núcleos junto a un planificador que distribuye el trabajo (en forma de warps) entre ellos, tratando de equilibrar la carga de trabajo. Sin embargo, estas técnicas de balanceo de la carga son contraproducentes para la localidad de los bloques almacenados en las cachés de texturas. Se ha propuesto un nuevo planificador que favorece la localidad de las texturas y, para compensar el desequilibrio de la carga resultante, se propone una modificación menor en la arquitectura de la GPU. DTexL da resulta en una disminución del 46,8% en los accesos a la L2, un aumento del 19,3% en el rendimiento y una disminución del 6,3% en la energía total de la GPU. Todo ello, con unos sobrecostes insignificantes.En la literatura existen muchos trabajos que explotan la localidad de las cachés de las GPUs, la mayoría de ellos enfocados en las políticas de reemplazo. En la tercera propuesta, se realiza una prueba formal de una técnica de almacenamiento de las texturas en la L2 compartida cuasi óptima, con un sobrecoste nulo. Explota la reutilización de texturas de un fotograma al siguiente, para lo que se recorren los fotogramas de forma ¿boustrofedónica¿ en lugar de usar el recorrido convencional de los tiles por filas (o en Z-order). En primer lugar, se aproxima la traza de acceso a texturas a una traza circular y se demuestra formalmente que la propuesta es óptima para este tipo de trazas. Ocultar la latencia de la memoria se está convirtiendo en un problema en las GPU contemporáneas. Para abordar este reto, presentamos como trabajo final de esta tesis el mecanismo denominado WaSP, que consiste en un planificador de warps ligero para GPUs y centrado en la ejecución de aplicaciones gráficas. WaSP imita a los mecanismos de pre-búsqueda tradicionales ya que lanza un subconjunto warps, elegidos de forma estratégica y denominados warps prioritarios, al comienzo de la ejecución para reducir la latencia de memoria de los warps siguientes. La propuesta reduce la latencia media de la memoria gracias a preservar la localidad para la mayoría de los warps. Al tiempo que maximiza la utilización del paralelismo de memoria (MLP), WaSP reduce los fallos de las cachés para evitar llenar sus MSHRs. Gracias a esto, se reducen las detenciones de dichas cachés que acabarían frenando los accesos posteriores. En conjunto, WaSP consigue una mejora del rendim
  

• KNAPP, CHRISTIAN: Quantitative Fluorescence Imaging of Spatiotemporal Dynamics of DNA Damage and DNA Replication in Health and Disease
  
  Autor/a: KNAPP, CHRISTIAN
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: FOTÓNICA
  Departamento: Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 30/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: GARCÍA PARAJO, MARÍA | CAMPELO AUBARELL, FELIX
  Tribunal:
       PRESIDENT: MANZO, CARLO
       SECRETARI: KRIEG, MICHAEL
       VOCAL: SIMÖES DA SILVA CARDOSO, MARIA CRISTINA
  Resumen de tesis: Per mantenir la integritat del seu genoma, les cèl·lules han desenvolupat mecanismes complexos per assegurar una replicació del DNA sense errors i també per a reparar el dany al DNA. No obstant, les cèl·lules no sempre poden reparar el dany al DNA, i han de detenir la proliferació en un estat de senescència o induir la mort cel·lular programada, l'apoptosi, per prevenir la formació de tumors i protegir l'organisme. Aquesta pèrdua de potencial proliferatiu acaba duent a l'envelliment de l'organisme.Les malalties d'envelliment prematur estan normalment associades a mutacions en els gens que codifiquen proteïnes involucrades en la reparació del DNA. No obstant, el síndrome de progèria de Hutchinson-Gilford (HGPS, per les seves sigles en anglès), una de les malalties d'envelliment prematur més severes, està causat per una mutació en la proteïna de filament intermedi nuclear lamina A.La proteïna afectada, la lamina A, és un component principal de la làmina nuclear, una xarxa de filaments intermedis que envolta el nucli per dins. El mecanisme patològic pel qual la forma mutada de la lamina A provoca dany al DNA en HGPS encara es desconeix.En aquesta tesi proposem la nostra hipòtesi, que aquestes mutacions alteren les interaccions entre la làmina nuclear i el DNA perifèric d'una manera que interfereix mecànicament amb la progressió local dels llocs de replicació del DNA. Per tant, la nostra hipòtesi prediu que el dany al DNA arriba predominantment durant la replicació del DNA perifèric, pròxim a la làmina nuclear. Això crea una correlació espacial i temporal entre l'aparició del dany al DNA i la perifèria nuclear, així com la replicació del DNA perifèric que ocorre durant la fase S tardana del cicle cel·lular.En el Capítol 3, presentem el nostre enfocament metodològic per caracteritzar la dinàmica espai-temporal del dany al DNA al llarg del cicle cel·lular. Per això, utilitzem models cel·lulars amb marcadors de dany al DNA i replicació del DNA, i els visualitzem mitjançant tècniques de microscòpia de fluorescència multicolor en cèl·lules vives, conjuntament amb una anàlisi quantitativa. Aquesta anàlisi monitoritza i segueix les cèl·lules durant diversos dies i quantifica els focus de dany al DNA formats per proteïnes de reparació del dany al DNA marcades fluorescentment, i utilitza algoritmes d¿intel·ligència artificial per classificar els patrons de distribució de la proteïna de replicació del DNA PCNA i així poder realitzar una sincronització post-hoc del cicle cel·lular.Al Capítol 4, descrivim com vam emprar aquesta metodologia per quantificar els focus de dany al DNA i caracteritzar la seva distribució al llarg del cicle cel·lular en models cel·lulars de HGPS. Tot i això, no vam poder detectar diferències entre aquests models de HGPS i els controls sans. En acabat, discutim els nostres resultats, així com els aspectes tècnics i biològics del nostre enfocament en el context de la literatura científica.En el Capítol 5, presentem un plantejament que hem desenvolupat per provar els aspectes mecànics de la nostra hipòtesi. Aquest plantejament es basa en el seguiment de molècules individuals de la proteïna de replicació del DNA PCNA. Tot i que no vam detectar diferències entre els models de HGPS i els controls sans, vam revelar dos estats de mobilitat lenta de PCNA dins dels llocs de replicació del DNA. Aquests dos estats de mobilitat són consistents amb el model de xarxa de PCNA proposat per Boehm et al. el 2016 i poden representar condensats de replicació del DNA.Finalment, en el Capítol 6, resumim els principals resultats d'aquesta tesi i discutim futures aplicacions dels nostres enfocaments i metodologies per avançar en la nostra comprensió de la dinàmica del manteniment del genoma i de l'organització estructural dels llocs de replicació del DNA en relació al cicle cel·lular.
  

• MARTIN SAINT-LAURENCE, PABLO: Constitutive modeling of ultrafine-grained refractory high-entropy alloys obtained by powder metallurgy
  
  Autor/a: MARTIN SAINT-LAURENCE, PABLO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES
  Departamento: (CEM)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 17/04/2024
  Fecha de lectura: 28/05/2024
  Hora de lectura: 11:30
  Lugar de lectura: EEBE (Escola d'Enginyeria Barcelona Est) Sala Polivalent de l'Edifici A, Edifici A, planta baixa, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesis: CABRERA MARRERO, JOSE MARIA
  Tribunal:
       PRESIDENT: TORRALBA CASTELLÓ, JOSE MANUEL
       SECRETARI: LLORCA ISERN, NURIA
       VOCAL: CARREÑO GOROSTIAGA, FERNANDO
  Resumen de tesis: Las aleaciones de alta entropía refractarias (RHEAs) preparadas mediante aleado mecánico seguidas de sinterización por plasma de chispa usualmente superan el comportamiento mecánico a alta temperatura de sus contrapartes fundidas. A pesar de esto, escasos estudios han sido realizados para entender los mecanismos de deformaci ón asociadas a estas aleaciones y sus particulares microestructuras (grano ultrafino y una considerable presencia de segundas fases). El presente trabajo reporta la síntesis, la caracterización microestructural y el modelo constitutivo de la RHEA AlCrxFeMoNbTiV2 (x = 0.15, 0.4, 0.8) preparada por metalurgia de polvos, apuntando a contribuir a la compresión de los mecanismos de deformación detrás del comportamiento mecánico a alta temperatura de RHEAs obtenidas mediante esta ruta de fabricación, así como a la relación composición-microestructura-propiedades de RHEAs.Para lograr esto, el estudio fue dividido en tres partes. En la primera, se investigó el efecto de la composición y el tiempo de molienda sobre la evolución del tamaño de partícula y microestructura de los polvos. En la segunda parte, se estudió el efecto del Cr y de un tratamiento térmico sobre la microestructura, en términos de formación de fases, su distribución, y tamaño de grano. En la tercera parte, las muestras fueron sometidas a ensayos de compresión entre 950°C y 1100°C y entre 0.0005 s-1 y 0.01 s-1, para así obtener un modelo constitutivo del esfuerzo de pico. Adicionalmente, se caracterizó la microestructura de algunas de las muestras deformadas en la búsqueda de indicios microestructurales de los posibles mecanismos de deformación y ablandamiento operando en el rango de estudio.Durante el estudio de molienda se observó que la mayoría de los cambios ocurrieron durante las primeras 50 h, conduciendo a un tamaño de partícula promedio de 7 µm y una microestructura nanoestructurada bcc+hcp. Salvo el Mo, ninguno de los elementos constituyentes afectó considerablemente la microestructura o el tamaño de partícula del polvo molido. Las muestras sinterizadas, fabricadas a partir de polvos molidos por 50 h, efectivamente presentaron una microestructura multifásica de grano ultrafino, conteniendo una matriz bcc rica en V y Mo, fases de Laves ricas en Fe y Nb, partículas de Al2O3, y carburos ricos en Ti y Nb. Como referencia, una dureza de 1124 HV03 fue obtenida en las muestras sinterizadas. El tamaño de grano promedio de la matriz disminuyó de 0.40 µm a 0.21 µm con el incremento del contenido de Cr; sin embargo, las propiedades mecánicas a alta temperatura no fueron afectadas. Por otra parte, después del tratamiento térmico, el tamaño de grano promedio se elevó hasta 1.5 µm más sin afectar el equilibrio de las fases presentes. De manera contraria al contenido de Cr, el tratamiento térmico aumentó la resistencia de la aleación de manera considerable: un esfuerzo de fluencia específico de 98 MPa·g-1·cm3 a 1000 °C fue obtenido en estas muestras, tres veces el correspondiente a las muestras en estado sinterizado.Respecto al modelo constitutivo, la ley potencial se ajustó de excelente manera a los datos experimentales, resultando en un exponente igual a 2.45, lo que indica que el mecanismo de deslizamiento de borde de granos control ó la deformación de la RHEA de estudio, tal como suele ocurrir en las aleaciones tradicionales de grano ultrafino. Adicionalmente, se obtuvo una elevada energía de activación que alcanzó los 527 kJ·mol-1, asociada tanto a una alta resistencia al ablandamiento o bien a la considerable presencia de segundas fases. En el caso de las muestras tratadas térmicamente, el escalado y deslizamiento de dislocaciones parece haber controlado la deformación (al menos a 1000 °C) explicando la mayor resistencia mecánica, lo cual fue atribuido a la mayor dificultad para el deslizamiento de bordes de grano debido al grano más grueso que estas muestras presentaro
  

• MASDEU NAVARRO, MARTA: Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent ocean.
  
  Autor/a: MASDEU NAVARRO, MARTA
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: CIENCIAS DEL MAR
  Departamento: (DECA)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 24/04/2024
  Fecha de lectura: 28/05/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Sala d'Actes Ramon Margalef de l'Institut de Ciències del Mar (Passeig Marítim de la Barceloneta 37-49, 08003, Barcelona).
  Director/a de tesis: SIMÓ MARTORELL, RAFAEL
  Tribunal:
       PRESIDENT: RIBES LLORDES, MARTA
       SECRETARI: DEL CAMPO GARCIA-RAMOS, JAVIER
       VOCAL: LLUSIÀ BENET, JOAN
  Resumen de tesis: En los últimos años se ha demostrado que los arrecifes de coral son productores de algunos VOC, pero aún no se debe describir toda la colección de volátiles y cuáles son los procesos de formación de muchos de estos compuestos dentro del arrecife, si son esencialmente biológicos (pelágicos y bentónicos) o abiótico (gobernado por radiación solar o temperatura del agua). Es por eso que en esta tesis hemos estudiado los VOC en las aguas internas y externas del arrecife de coral Mo'orea, en la polinesia francesa. Es un arrecife bien conservado, que se caracteriza por un flujo de agua prácticamente unidireccional y con fuertes corrientes, de modo que permite estudiar la conexión entre las aguas entrantes y las aguas interiores.Hemos descrito la variabilidad espacial y temporal de una serie compuestos de interés climático (COS, CS2, isopreno, yodometanos (CH3I y CH2ClI), bromometanos (CHBR3 y CH2BR2) y DMS) y compuestos relacionados no volátiles), acrilato y dimetilfóxido (DMSO), dentro de las aguas de la laguna y las aguas oceánicas cercanas. También hemos realizado comparaciones con medidas concurrentes de la temperatura de la superficie del mar, radiación solar, variables biogeoquímicas y las abundancias y afiliaciones taxonómicas del plancton microbiano para explicar las interconexiones entre los compuestos derivados de el DMSP, los VOC y su entorno durante los ciclos diurnos/nocturnos.La concentración de todos los compuestos estudiados aumentó cuando el agua en el océano entró en el interior del arrecife, siendo los bromometanos los compuestos que mostraron un mayor aumento. Los experimentos de incubación con agua del interior del arrecife declararon que (a) las reacciones fotoquímicas fueron la fuente principal de cuerpo y el sumidero principal de DMS; (b) El plancton microbiano fue la principal fuente de DMS, isopreno y CH3I, y una fuente importante de COS; (C) Las algas fueron la fuente principal de poliometanos CH2ClI, CHBR3 y CH2BR2; (d) Los sedimentos de carbonato fueron una fuente importante de CS2 y CH2ClI, DMS e isopreno, y la principal pérdida de COS. El holobionte del coral dominante (Pocillopora sp.) era una fuente de DMS y COS. Otro coral estudiado (A. pulchra) era una fuente importante de DMSPC, cuya concentración cerca de los pólipos era paralela a la intensidad de la luz solar, con grandes aumentos durante el día y disminuye por la noche. Esta variación probablemente fue generada por (i) el papel de DMSPC como antioxidantes en los endosimbióticos Symbiodinoceae y en el mismo coral, y (ii) la expulsión de endosimbiontes en condiciones muy altas de radiación solar fue muy elevada, como sugiere la descripción molecular de la comunidad microbiana. La identificación y cuantificación de genes funcionales por metagenómica indicó que las bacterias cerca de la colonia de A. Pulchra estaban bien preparadas para el uso y transformación del DMSPC liberado por holobionte del coral. Por otro lado, el estudio detallado de los gradientes de concentración de VOC a corta distancia entre las ramas de A. Pulchra ilustró la complejidad hidrográfica que tiene lugar dentro de una colonia de coral ramificada.En el océano abierto adyacente al arrecife, los VOC fundamentalmente tienen origen planctónico, pero principalmente regulado por la luz, con gran importancia de las reacciones fotoquímicas, produciendo algunos compuestos y destruyendo otros.En general, durante un mes, el arrecife fue un productor neto y emisor neto en comparación con el océano abierto. Utilizando los compuestos más enriquecidos en el arrecife, así como el nitrato y la materia orgánica disuelta, como trazadores de agua del arrecife que salen a través del canal de salida, hemos estimado que el 35% del agua que ingresa al arrecife por la cresta es agua recirculada del mismo arrecife. En su conjunto, esta tesis avanza en la comprensión de la producción y el reciclaje de VOC en un arrecife de coral tropical