The folding of knotted proteins: insights from lattice simulations

We carry out systematic Monte Carlo simulations of Go lattice proteins to investigate and compare the folding processes of two model proteins whose native structures differ from each other due to the presence of a trefoil knot located near the terminus of one of the protein chains. We show that the folding time of the knotted fold is larger than that of the unknotted protein and that this difference in folding time is particularly striking in the temperature region below the optimal folding temperature. Both proteins display similar folding transition temperatures, which is indicative of similar thermal stabilities. By using the folding probability reaction coordinate as an estimator of folding progression we have found out that the formation of the knot is mainly a late folding event in our shallow knot system.

Three-dimensional patchy lattice model for empty fluids

The phase diagram of a simple model with two patches of type A and ten patches of type B (2A10B) on the face centred cubic lattice has been calculated by simulations and theory. Assuming that there is no interaction between the B patches the behavior of the system can be described in terms of the ratio of the AB and AA interactions, r. Our results show that, similarly to what happens for related off-lattice and two-dimensional lattice models, the liquid-vapor phase equilibria exhibit reentrant behavior for some values of the interaction parameters. However, for the model studied here the liquid-vapor phase equilibria occur for values of r lower than 1/3, a threshold value which was previously thought to be universal for 2AnB models. In addition, the theory predicts that below r = 1/3 (and above a new condensation threshold which is < 1/3) the reentrant liquid-vapor equilibria are so extreme that it exhibits a closed loop with a lower critical point, a very unusual behavior in single-component systems. An order-disorder transition is also observed at higher densities than the liquid-vapor equilibria, which shows that the liquid-vapor reentrancy occurs in an equilibrium region of the phase diagram. These findings may have implications in the understanding of the condensation of dipolar hard spheres given the analogy between that system and the 2AnB models considered here. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4771591]

Three-dimensial patchy lattice model: Ring formation and phase separation

We investigate the structural and thermodynamic properties of a model of particles with 2 patches of type A and 10 patches of type B. Particles are placed on the sites of a face centered cubic lattice with the patches oriented along the nearest neighbor directions. The competition between the self- assembly of chains, rings, and networks on the phase diagram is investigated by carrying out a systematic investigation of this class of models, using an extension ofWertheim's theory for associating fluids and Monte Carlo numerical simulations. We varied the ratio r epsilon(AB)/epsilon(AA) of the interaction between patches A and B, epsilon(AB), and between A patches, epsilon(AA) (epsilon(BB) is set to theta) as well as the relative position of the A patches, i.e., the angle. between the (lattice) directions of the A patches. We found that both r and theta (60 degrees, 90 degrees, or 120 degrees) have a profound effect on the phase diagram. In the empty fluid regime (r < 1/2) the phase diagram is reentrant with a closed miscibility loop. The region around the lower critical point exhibits unusual structural and thermodynamic behavior determined by the presence of relatively short rings. The agreement between the results of theory and simulation is excellent for theta = 120 degrees but deteriorates as. decreases, revealing the need for new theoretical approaches to describe the structure and thermodynamics of systems dominated by small rings. (C) 2014 AIP Publishing LLC.

Three-Dimensional patchy lattice model for empty fluids

The phase diagram of a simple model with two patches of type A and ten patches of type B (2A10B) on the face centred cubic lattice has been calculated by simulations and theory. Assuming that there is no interaction between the B patches the behavior of the system can be described in terms of the ratio of the AB and AA interactions, r. Our results show that, similarly to what happens for related off-lattice and two-dimensional lattice models, the liquid-vapor phase equilibria exhibit reentrant behavior for some values of the interaction parameters. However, for the model studied here the liquid-vapor phase equilibria occur for values of r lower than 1/3, a threshold value which was previously thought to be universal for 2AnB models. In addition, the theory predicts that below r = 1/3 (and above a new condensation threshold which is < 1/3) the reentrant liquid-vapor equilibria are so extreme that it exhibits a closed loop with a lower critical point, a very unusual behavior in single-component systems. An order-disorder transition is also observed at higher densities than the liquid-vapor equilibria, which shows that the liquid-vapor reentrancy occurs in an equilibrium region of the phase diagram. These findings may have implications in the understanding of the condensation of dipolar hard spheres given the analogy between that system and the 2AnB models considered here.

Amplificação em imunocitoquímica: estudo comparativo de sistemas de polímeros

Desde o início da utilização da imunocitoquímica em anatomia patológica, um dos objectivos tem sido detectar as quantidades mais ínfimas de antigénio, tornando-o visível ao microscópio óptico. Vários sistemas de amplificação têm sido aplicados de forma a concretizar este objectivo, tendo surgido um grupo genérico de métodos simples e que apresentam uma amplificação superior: são os denominados métodos do polímero indirecto. Tendo em conta a variedade de métodos disponíveis, os autores propõem-se comparar a sensibilidade de quatro sistemas de amplificação, que recorrem ao método do polímero indirecto com horseradish peroxidase (HRP). Foram utlizadas lâminas de diferentes tecidos fixados em formol e incluídos em parafina, nos quais se procedeu à utilização de 15 antigénios distintos. Na amplificação recorreu-se a quatro sistemas de polímero indirecto (Dako EnVision+ System K4006; LabVision UltraVision LP Detection System TL-004-HD; Novocastra NovoLink RE7140-k; Vector ImmPRESS Reagent Kit MP-7402). A observação microscópica e classificação da marcação obtida foi feita com base num algoritmo que enquadra intensidade, marcação específica, contraste e fundo num score global que pode tomar valores entre 0 e 25. Para o tratamento estatístico foi utilizado o teste oneway ANOVA com post-hoc de tukey (alfa=0.05). O melhor resultado obtido em termos de par média/desvio-padrão dos scores globais foi o do NovoLink (22.4/2.37) e o pior EnVision+ (17.43/3.86). Verificou-se ainda que existite diferença estatística entre os resultados obtidos pelo sistema NovoLink e os sistemas UltraVision (p=.004), ImmPRESS (p=.000) e EnVision+ (p=.000). Concluiu-se que o sistema que permitiu a obtenção de melhores resultados, neste estudo, foi o NovoLink.

Dispersão em fibras ópticas de diâmetro reduzido

O presente trabalho tem como objectivo o estudo da dispersão cromática em fibras ópticas de diâmetro reduzido (FDR). A dispersão cromática pode ser controlada efectivamente através da variação do diâmetro da fibra, dando origem a múltiplas aplicações em sensores ópticos e componentes fotónicos não lineares. Na primeira parte do trabalho são apresentados os modos de propagação convencionais, os modos LP, e os modos de propagação em fibras ópticas de diâmetro variável. De seguida são estudados alguns métodos de aproximação e interpolação polinomiais do modo fundamental HE11. È efectuado o cálculo da derivada das aproximações e interpolações obtidas de forma a concluir qual o método, que calcula com maior precisão, e com menor número de pontos a derivada. A seguir aplica-se o método no cálculo da dispersão cromática, mais precisamente, através do cálculo da 2ª derivada. Na parte final é analisada a dispersão cromática, através do cálculo da 1ª derivada de medições experimentais do atraso de grupo, efectuadas na Universidade de Aveiro, e de cálculo teóricos provenientes dos modos de propagação em fibras ópticas de diâmetro variável. O objectivo é compreender a influência da variação do comprimento, e do raio da fibra no fenómeno da dispersão cromática.

Controlo tolerante a falhas de um canal de rega

A presente dissertação pretende conceber e implementar um sistema de controlo tolerante a falhas, no canal experimental de rega da Universidade de Évora, utilizando um modelo implementado em MATLAB/SIMULINK®. Como forma de responder a este desafio, analisaram-se várias técnicas de diagnóstico de falhas, tendo-se optado por técnicas baseadas em redes neuronais para o desenvolvimento de um sistema de detecção e isolamento de falhas no canal de rega, sem ter em conta o tipo de sistema de controlo utilizado. As redes neuronais foram, assim, os processadores não lineares utilizados e mais aconselhados em situações onde exista uma abundância de dados do processo, porque aprendem por exemplos e são suportadas por teorias estatísticas e de optimização, focando não somente o processamento de sinais, como também expandindo os horizontes desse processamento. A ênfase dos modelos das redes neuronais está na sua dinâmica, na sua estabilidade e no seu comportamento. Portanto, o trabalho de investigação do qual resultou esta Dissertação teve como principais objectivos o desenvolvimento de modelos de redes neuronais que representassem da melhor forma a dinâmica do canal de rega, de modo a obter um sistema de detecção de falhas que faça uma comparação entre os valores obtidos nos modelos e no processo. Com esta diferença de valores, da qual resultará um resíduo, é possível desenvolver tanto o sistema de detecção como de isolamento de falhas baseados nas redes neuronais, possibilitando assim o desenvolvimento dum sistema de controlo tolerante a falhas, que engloba os módulos de detecção, de isolamento/diagnóstico e de reconfiguração do canal de rega. Em síntese, na Dissertação realizada desenvolveu-se um sistema que permite reconfigurar o processo em caso de ocorrência de falhas, melhorando significativamente o desempenho do canal de rega.

The condensation and ordering of models of empty liquids

We consider a simple model consisting of particles with four bonding sites ("patches"), two of type A and two of type B, on the square lattice, and investigate its global phase behavior by simulations and theory. We set the interaction between B patches to zero and calculate the phase diagram as the ratio between the AB and the AA interactions, epsilon(AB)*, varies. In line with previous work, on three-dimensional off-lattice models, we show that the liquid-vapor phase diagram exhibits a re-entrant or "pinched" shape for the same range of epsilon(AB)*, suggesting that the ratio of the energy scales - and the corresponding empty fluid regime - is independent of the dimensionality of the system and of the lattice structure. In addition, the model exhibits an order-disorder transition that is ferromagnetic in the re-entrant regime. The use of low-dimensional lattice models allows the simulation of sufficiently large systems to establish the nature of the liquid-vapor critical points and to describe the structure of the liquid phase in the empty fluid regime, where the size of the "voids" increases as the temperature decreases. We have found that the liquid-vapor critical point is in the 2D Ising universality class, with a scaling region that decreases rapidly as the temperature decreases. The results of simulations and theoretical analysis suggest that the line of order-disorder transitions intersects the condensation line at a multi-critical point at zero temperature and density, for patchy particle models with a re-entrant, empty fluid, regime. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3657406]

Communication: The criticality of self-assembled rigid rods on triangular lattices

The criticality of self-assembled rigid rods on triangular lattices is investigated using Monte Carlo simulation. We find a continuous transition between an ordered phase, where the rods are oriented along one of the three (equivalent) lattice directions, and a disordered one. We conclude that equilibrium polydispersity of the rod lengths does not affect the critical behavior, as we found that the criticality is the same as that of monodisperse rodson the same lattice, in contrast with the results of recently published work on similar models. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3556665]

Unified min-max and interlacing theorems for linear operators

There exist striking analogies in the behaviour of eigenvalues of Hermitian compact operators, singular values of compact operators and invariant factors of homomorphisms of modules over principal ideal domains, namely diagonalization theorems, interlacing inequalities and Courant-Fischer type formulae. Carlson and Sa [D. Carlson and E.M. Sa, Generalized minimax and interlacing inequalities, Linear Multilinear Algebra 15 (1984) pp. 77-103.] introduced an abstract structure, the s-space, where they proved unified versions of these theorems in the finite-dimensional case. We show that this unification can be done using modular lattices with Goldie dimension, which have a natural structure of s-space in the finite-dimensional case, and extend the unification to the countable-dimensional case.

Formation of oriented nickel aggregates in rutile single crystals by Ni implantation

The magnetic and electrical properties of Ni implanted single crystalline TiO2 rutile were studied for nominal implanted fluences between 0.5 x 10(17) cm(-2) and 2.0 x 10(17) cm(-2) with 150 keV energy, corresponding to maximum atomic concentrations between 9 at% and 27 at% at 65 nm depth, in order to study the formation of metallic oriented aggregates. The results indicate that the as implanted crystals exhibit superparamagnetic behavior for the two higher fluences, which is attributed to the formation of nanosized nickel clusters with an average size related with the implanted concentration, while only paramagnetic behavior is observed for the lowest fluence. Annealing at 1073 K induces the aggregation of the implanted nickel and enhances the magnetization in all samples. The associated anisotropic behavior indicates preferred orientations of the nickel aggregates in the rutile lattice consistent with Rutherford backscattering spectrometry-channelling results. Electrical conductivity displays anisotropic behavior but no magnetoresistive effects were detected. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Síntese e caracterização de redes metalo-orgânicas de fármacos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Amplificação em imunohistoquímica: estudo comparativo de sistemas de polímeros

Desde o início da utilização da imunohistoquímica em anatomia patológica, um dos objetivos tem sido detetar as quantidades mais ínfimas de antigénio, tornando-o visível ao microscópio ótico. Vários sistemas de amplificação têm sido aplicados de forma a concretizar este objetivo, tendo surgido um grupo genérico de métodos simples e que apresentam uma amplificação superior: são os denominados métodos do polímero indireto. Tendo em conta a variedade de métodos disponíveis, o autor propõe-se a comparar a qualidade de quatro sistemas de amplificação, que recorrem ao método do polímero indireto com horseradish peroxidase (HRP). Foram utilizadas lâminas de diferentes tecidos, fixados em formol e incluídos em parafina, nos quais se procedeu à identificação de 15 antigénios distintos. Na amplificação recorreu-se a quatro sistemas de polímero indireto (Dako EnVision+ System – K4006; LabVision UltraVision LP Detection System – TL-004-HD; Leica NovoLink – RE7140-k; Vector ImmPRESS Reagent Kit – MP-7402). A observação microscópica e classificação da imunomarcação obtida foram feitas com base num algoritmo que enquadra intensidade, marcação específica, marcação inespecífica e contraste, num score global que pode tomar valores entre 0 e 25. No tratamento dos dados, para além da estatística descritiva, foi utilizado o teste one-way ANOVA com posthoc de tukey (alfa=0.05). O melhor resultado obtido, em termos de par média/desvio-padrão, dos scores globais foi o do NovoLink (22,4/2,37) e o pior foi o do EnVision+ (17,43/3,86). Verificou-se ainda que existe diferença estatística entre os resultados obtidos pelo sistema NovoLink e os sistemas UltraVision (p=.004), ImmPRESS (p=.000) e EnVision+ (p=.000). Concluiu-se que o sistema que permitiu a obtenção de melhores resultados, neste estudo, foi o Leica NovoLink.

On lattices from combinatorial game theory modularity and a representation theorem: finite case

We show that a self-generated set of combinatorial games, S. may not be hereditarily closed but, strong self-generation and hereditary closure are equivalent in the universe of short games. In [13], the question "Is there a set which will give a non-distributive but modular lattice?" appears. A useful necessary condition for the existence of a finite non-distributive modular L(S) is proved. We show the existence of S such that L(S) is modular and not distributive, exhibiting the first known example. More, we prove a Representation Theorem with Games that allows the generation of all finite lattices in game context. Finally, a computational tool for drawing lattices of games is presented. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Reply to "Comment on 'Effect of polydispersity on the ordering transition of adsorbed self- assembled rigid rods'"

We comment on the nature of the ordering transition of a model of equilibrium polydisperse rigid rods on the square lattice, which is reported by Lopez et al. to exhibit random percolation criticality in the canonical ensemble, in sharp contrast to (i) our results of Ising criticality for the same model in the grand canonical ensemble [Phys. Rev. E 82, 061117 (2010)] and (ii) the absence of exponent(s) renormalization for constrained systems with logarithmic specific-heat anomalies predicted on very general grounds by Fisher [Phys. Rev. 176, 257 (1968)].