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- Time-lagged correlation analysis of Shellfish toxicity reveals predictive links to adjacent areas, species, and environmental conditionsPublication . Patrício, André; Lopes, Marta B.; Reis Costa, Pedro; Costa, Rafael S.; Henriques, Rui; Vinga, SusanaDiarrhetic Shellfish Poisoning (DSP) is an acute intoxication caused by the consumption of contaminated shellfish, which is common in many regions of the world. To safeguard human health, most countries implement programs focused on the surveillance of toxic phytoplankton abundance and shellfish toxicity levels, an effort that can be complemented by a deeper understanding of the underlying phenomena. In this work, we identify patterns of seasonality in shellfish toxicity across the Portuguese coast and analyse time-lagged correlations between this toxicity and various potential risk factors. We extend the understanding of these relations through the introduction of temporal lags, allowing the analysis of time series at different points in time and the study of the predictive power of the tested variables. This study confirms previous findings about toxicity seasonality patterns on the Portuguese coast and provides further quantitative data about the relations between shellfish toxicity and geographical location, shellfish species, toxic phytoplankton abundances, and environmental conditions. Furthermore, multiple pairs of areas and shellfish species are identified as having correlations high enough to allow for a predictive analysis. These results represent the first step towards understanding the dynamics of DSP toxicity in Portuguese shellfish producing areas, such as temporal and spatial variability, and towards the development of a shellfish safety forecasting system.
- Protein synthesis and aging: is translation rate a major regulator?Publication . Pinto, Rómio Júnior Silva; Nóbrega, ClévioO envelhecimento é um processo biológico universal caracterizado por uma acumulação de danos e outros efeitos nocivos que levam a uma perda progressiva da integridade fisiológica e funcional que culminam na morte do organismo. As alterações que acompanham o envelhecimento ocorrem nos diversos níveis da organização do ser vivo, ou seja, a nível molecular, dos organelos, celular, dos tecidos, órgãos e sistemas. O envelhecimento constitui um dos fatores principais das patologias humanas, como o cancro, a diabetes, doenças cardiovasculares e doenças neurodegenerativas, nomeadamente, as doenças de Alzheimer e Parkinson. Por esta razão e o aumento progressivo da população idosa, nas últimas décadas têm ocorrido um aumento e progresso na investigação focada no envelhecimento. Notavelmente, ao longo das últimas décadas, tem ocorrido uma mudança gradual no foco da investigação sobre o envelhecimento, ao invés de focar-se nos efeitos e sintomas do envelhecimento, tem-se concentrado nos mecanismos moleculares subjacentes ao processo de envelhecimento. Esta nova abordagem levou à descoberta de que a taxa de envelhecimento é controlada, pelo menos até certo ponto, por vias genéticas e processos bioquímicos conservados na evolução, o que permitiu identificar e categorizar as características celulares e moleculares do envelhecimento, sendo estes definidos como os biomarcadores do envelhecimento. Foram propostos nove biomarcadores do envelhecimento: instabilidade genómica, encurtamento dos telómeros, alterações epigenéticas, perda de homeostasia proteica, desregulação da sensibilidade de nutrientes, disfunção mitocondrial, senescência celular, exaustão das células estaminais, alteração da comunicação intercelular. De entre os diversos mecanismos moleculares que impactam o envelhecimento, as alterações que afetam o proteoma celular têm um papel fulcral. Quase todos os processos fisiológicos são dependentes de proteínas e, portanto, a preservação da integridade do proteoma é imperativa para a vida do organismo. Vários fatores especializados são dedicados a preservar a integridade do proteoma celular, desde o processo de pré-tradução até o final do ciclo de vida funcional da proteína. A manutenção da homeostase celular correlaciona-se diretamente com a manutenção de um equilíbrio preciso da síntese, degradação e função de cada proteína. Quando esse equilíbrio é perturbado, as proteínas danificadas se acumulam progressivamente, levando a um estado prejudicial e até mesmo à morte celular. O distúrbio deste equilíbrio ocorre naturalmente com o envelhecimento, à medida que a integridade e a eficácia da maquinaria da síntese proteica e dos sistemas de controlo de qualidade das proteínas diminuem gradualmente devido ao inevitável acúmulo de danos com a idade. Em particular diversos estudos demonstram que a síntese proteica reduz com a idade em diversos organismos, tendo-se observado uma redução de diferentes componentes da maquinaria de tradução, nomeadamente, abundância dos ribossomas e atenuação da atividade e dos níveis dos principais fatores de iniciação e alongamento. Apesar destas descobertas e do crescente número de estudos, vários aspetos da síntese proteica no contexto do envelhecimento permanecem elusivos, especialmente a nível mecanístico. Neste sentido, o presente estudo tem como objetivo elucidar o papel da síntese proteica e do controle da tradução no envelhecimento e na expectativa de vida, assim como compreender a sua conexão funcional com os vários biomarcadores do envelhecimento. Para isso, analisou-se o perfil da taxa global de tradução em modelos celulares. De modo a estabelecer uma ligação entre o envelhecimento e a síntese proteica focamos na proteína de ligação a poliadenilato 1 (PABP1), uma proteína central no controle da tradução e estabilidade de mRNA. Esta proteína promove a circularização do mRNA, levando à estabilização e estimulação da iniciação da tradução. Por isso, PABP1 poderá desempenhar um papel fulcral na mediação de mudanças na síntese proteica com o envelhecimento. Para o estabelecimento da relação entre síntese proteica e o envelhecimento, primeiramente analisou-se a variação do PABP1 com o envelhecimento em modelo celular e em morganhos. Seguidamente, o PABP1 foi sobre-expresso no hipotálamo de morganhos envelhecidos e analisou-se diferentes proteínas ligadas ao envelhecimento, nomeadamente: mTOR, relacionado à desregulação da sensibilidade de nutrientes; Ataxina-2, referente à tradução de mRNA; LC3B e P62, alusivo à perda de homeostasia proteica; IL-6 e NF-κB, concernente à alteração da comunicação intercelular, particularmente, inflamação; e por fim PGC-1α, respeitante à disfunção mitocondrial. O hipotálamo foi o foco da sobre-expressão do PABP1 devido o seu envolvimento com diversas funções fisiológicas que diminuem com o envelhecimento, tais como: desenvolvimento, metabolismo, reprodução, ritmo circadiano e homeostase. Por conectar sistema neuroendócrino aos processos fisiológicos, supõe-se que o hipotálamo seja um regulador chave no envelhecimento sistemático. Foi possível observar que de uma forma geral a taxa de síntese proteica sofre realmente alterações com o envelhecimento. Os resultados obtidos apontam para um papel fundamental da PABP1 no envelhecimento ao induzir a expressão de P62. A expressão de P62 induzida por PABP1 poderá ter, potencialmente, um papel na inflamação, pois podem afetar os níveis de citocinas cruciais, levando à sua redução. Observou-se que danos celulares que geram instabilidade genómica ou condições de estresse podem afetar a taxa geral de síntese proteica, provavelmente, afetando a longevidade. Em conclusão, há uma corelação complexa entre o envelhecimento e síntese proteica. A síntese proteica pode ser alterada por danos celulares que afetam os componentes da maquinaria de tradução, como mutações que causam instabilidade genómica ou estresse oxidativo, impactando subsequentemente a longevidade. PABP1, um componente central na maquinaria de tradução, poderá ter um papel no contexto do envelhecimento por induzir a expressão de P62, que está envolvida em vários processos celulares que implicam o envelhecimento. A PABP1 também, potencialmente, poderá diminuir a inflamação no hipotálamo, indiretamente induzindo a diminuição do IL-6 através do P62, o que permite mitigar várias patologias associadas à inflamação com o envelhecimento. No entanto, devido à complexidade da relação da síntese proteica com o envelhecimento, mais estudos futuros são necessários para elucidar o papel da síntese proteica no envelhecimento.
- Analysing the recent dynamics of agricultural sustainability in Portugal using a compromise programming approachPublication . Xavier, António; Costa Freitas, M. B.; Fragoso, Rui; Rosário, Maria do SocorroSociety recognises the importance of agriculture to supply goods, which are essential for human survival and well-being. Sustainable agriculture is an important goal since resources need to be preserved for future generations. The recent agricultural policy orientations towards environmental concerns have also had consequences for Portuguese agriculture. The information provided by the 2019 Agricultural Census offers an opportunity to analyse the recent dynamics and establish rankings of municipalities related to agricultural sustainability. Sustainability in agriculture can be studied using different types of indicators, but its quantification and aggregation into an index is still difficult. This paper proposes an approach based on compromise programming to analyse sustainability considering the dynamics between the 2009 and 2019 Agricultural Census. This approach has three main steps: in the first one, the indicators are selected and a HJ-Biplot and Cluster analysis are carried out to identify groups of municipalities and general dynamics; in the second step, the weights of indicators are defined, and a novel compromise programming model is implemented to define the rankings of sustainability for each year; finally, in the third step, the spatial dynamics of the sustainability rankings are analysed and classified into the clusters of municipalities previously created. The analysis was implemented using data from the 308 Portuguese municipalities for 12 individual indicators encompassing the several dimensions of sustainability. The results were promising since the approach allowed for the identification of the main dynamics and tendencies regarding sustainability.