Analyzing the effect of homogeneous frustration in protein folding

The energy landscape theory has been an invaluable theoretical framework in the understanding of biological processes such as protein folding, oligomerization, and functional transitions. According to the theory, the energy landscape of protein folding is funneled toward the native state, a conformational state that is consistent with the principle of minimal frustration. It has been accepted that real proteins are selected through natural evolution, satisfying the minimum frustration criterion. However, there is evidence that a low degree of frustration accelerates folding. We examined the interplay between topological and energetic protein frustration. We employed a Cα structure-based model for simulations with a controlled nonspecific energetic frustration added to the potential energy function. Thermodynamics and kinetics of a group of 19 proteins are completely characterized as a function of increasing level of energetic frustration. We observed two well-separated groups of proteins: one group where a little frustration enhances folding rates to an optimal value and another where any energetic frustration slows down folding. Protein energetic frustration regimes and their mechanisms are explained by the role of non-native contact interactions in different folding scenarios. These findings strongly correlate with the protein free-energy folding barrier and the absolute contact order parameters. These computational results are corroborated by principal component analysis and partial least square techniques. One simple theoretical model is proposed as a useful tool for experimentalists to predict the limits of improvements in real proteins. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.

Análise não-linear física de vigas de concreto armado utilizando o elemento finito prismático regular linear associado ao de barra

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise dinâmica de placas delgadas utilizando elementos finitos triangulares e retangulares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Diferentes abordagens para modelar a produção de leite de bovinos da raça Guzerá

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estimativas de parâmetros genéticos para pesos do nascimento aos dois anos de idade para bovinos da raça Brahman utilizando modelos de regressão aleatória

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

3D raytracing through homogeneous anisotropic media with smooth interfaces

O raio conectando dois pontos em um meio anisotrópico, homogêneo por partes e com variação lateral, é calculado utilizando-se técnicas de continuação em 3D. Se combinado com algoritmos para solução do problema de valor inicial, o método pode ser estendido para o cálculo de eventos qS₁ e qS₂. O algoritmo apresenta a mesma eficiência e robustez que implementações de técnicas de continuação em meios isotrópicos. Rotinas baseadas neste algoritmo têm várias aplicações de interesse. Primeiramente, na modelagem e inversão de parâmetros elásticos na presença de anisotropia. Em segundo lugar, as iterações de Newton-Raphson produzem atributos da frente de onda como vetor vagarosidade e a matrix hessiana do tempo de trânsito, quantidades que permitem determinar o espalhamento geométrico e aproximações de segunda ordem para o tempo de trânsito. Estes atributos permitem calcular as amplitudes ao longo do raio e investigar os efeitos da anisotropia no empilhamento CRS em modelos de velocidade simples.

Uma nova abordagem para interpretação de anomalias gravimétricas regionais e residuais aplicada ao estudo da organização crustal: exemplo da Região Norte do Piauí e Noroeste do Ceará

A interpretação de anomalias gravimétricas é de grande importância no estudo de feições geológicas que ocorrem na crosta terrestre. Esta interpretação é, no entanto, dificultada pelo fato das anomalias gravimétricas serem resultantes da soma total dos efeitos produzidos por todos os contrastes de densidades de subsuperfície. Desse modo, com o intuito de separar efeitos de feições mais profundas de efeitos de feições mais rasas, bem como a caracterização da geometria desses dois conjuntos de feições, apresentamos um método de separação das componentes regional e residual do campo e a subsequente interpretação de cada componente. A separação regional-residual de dados gravimétricos é efetuada através da aproximação do campo regional por um polinômio ajustado ao campo observado por um método robusto. Este método é iterativo e usa como aproximação inicial a solução obtida através do ajuste polinomial pelo método dos mínimos quadrados. O método empregado minimiza a influência de observações contendo forte contribuição do campo residual no ajuste do campo regional. A componente regional obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de distâncias verticais em relação a um nível de referência. Esta transformação compreende duas etapas. A primeira consiste na obtenção da continuação para baixo da componente regional, que é pressuposta ser causada por uma interface suave separando dois meios homogêneos, representando a interface crosta-manto, cujo contraste de densidade é supostamente conhecido. A segunda consiste na transformação do mapa de continuação para baixo em um mapa de distâncias verticais entre o nível de continuação (tomado como nível de referência) e a interface. Este método apresenta duas dificuldades. A primeira está ligada à instabilidade, havendo portanto a necessidade do emprego de um estabilizador o que acarreta a perda de resolução das feições que se desejam mapear. A segunda, inerente ao método gravimétrico, consiste na impossibilidade da determinação das profundidades absolutas da interface em cada ponto, bastando entretanto o conhecimento da profundidade absoluta em um ponto, através de informação independente, para que todas as outras profundidades absolutas sejam conhecidas. A componente residual obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de contrastes de densidade aparente. Esta transformação consiste no cálculo do contraste de densidade de várias fontes prismáticas através de uma inversão linear pressupondo que as fontes reais estejam das a uma placa horizontal, com contrastes de densidade variando apenas nas direções horizontais. O desempenho do método de separação regional-residual apresentado foi avaliado, através de testes empregando dados sintéticos, fornecendo resultados superiores em relação aos métodos dos mínimos quadrados e da análise espectral. O método de interpretação da componente regional teve seu desempenho avaliado em testes com dados sintéticos onde foram produzidos mapeamentos de interfaces bem próximas das estruturas reais. O limite de resolução das feições que se desejam mapear depende não só do grau do polinômio ajustante, como também da própria limitação inerente ao método gravimétrico. Na interpretação da componente residual é necessário que se postule ou tenha informação a priori sobre a profundidade do topo e espessura da placa onde as fontes estão supostamente confinadas. No entanto, a aplicação do método em dados sintéticos, produziu estimativas razoáveis para os limites laterais das fontes, mesmo na presença de fontes interferentes, e pressupondo-se valores para profundidade do topo e espessura da placa, diferentes dos valores verdadeiros. A ambiguidade envolvendo profundidade do topo, espessura e densidade pode ser visualizada através de gráficos de valores de densidade aparente contra profundidade do topo presumida para a placa para vários valores postulados para a espessura da placa. Estes mesmos gráficos permitem, pelo aspecto das curvas, a elaboração de uma interpretação semi-quantitativa das profundidades das fontes reais. A seqüência dos três métodos desenvolvidos neste trabalho foi aplicada a dados gravimétricos da região norte do Piauí e noroeste do Ceará levando a um modelo de organização crustal que compreende espessamentos e adelgaçamentos crustais associados a um evento compressivo que possibilitou a colocação de rochas densas da base da crosta a profundidades rasas. Este modelo ê compatível com os dados geológicos de superfície. É ainda sugerida a continuidade, por mais 200 km em direção a sudoeste, do Cinturão de Cisalhamento Noroeste do Ceará por sob os sedimentos da Bacia do Parnaíba, com base nas evidências fornecidas pela interpretação da anomalia residual. Embora esta seqüência de métodos tenha sido desenvolvida com vistas ao estudo de feições crustais de porte continental, ela também pode ser aplicada ao estudo de feições mais localizadas como por exemplo no mapeamento do relevo do embasamento de/bacias sedimentares onde os sedimentos são cortados por rochas intrusivas mais densas.

Limit Cycles for a Class of Continuous and Discontinuous Cubic Polynomial Differential Systems

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Darboux invariants for planar polynomial differential systems having an invariant conic

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Thermal behavior of Ca2+ and Cu2+ oxalates obtained by precipitation in homogeneous solution from dimethyl oxalate hydrolysis

Mixed calcium and copper oxalates, with different proportions of Ca2+ and Cu2+ ions, were precipitated by dimethyl oxalate hydrolysis in homogeneous solution. The compounds were evaluated by means of scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, thermogravimetry (TG), and differential thermal analysis (DTA). The results suggested quantitative precipitation without solid solution formation. From the TG and DTA curves, it was possible to evaluate the Ca2+ ion proportion in the solid phase and to confirm the precipitation of the individual species.

Limit cycles of cubic polynomial differential systems with rational first integrals of degree 2

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A new transmission model in cognitive radio based on cyclic generalized polynomial codes for bandwidth reduction

The frequency spectrums are inefficiently utilized and cognitive radio has been proposed for full utilization of these spectrums. The central idea of cognitive radio is to allow the secondary user to use the spectrum concurrently with the primary user with the compulsion of minimum interference. However, designing a model with minimum interference is a challenging task. In this paper, a transmission model based on cyclic generalized polynomial codes discussed in [2] and [15], is proposed for the improvement in utilization of spectrum. The proposed model assures a non interference data transmission of the primary and secondary users. Furthermore, analytical results are presented to show that the proposed model utilizes spectrum more efficiently as compared to traditional models.

Construction of pediatric homogeneous phantoms for optimization of chest and skull radiographs

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A non-homogeneous poisson model with spatial anisotropy applied to ozone data from Mexico City

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Normal Forms for Polynomial Differential Systems in R-3 Having an Invariant Quadric and a Darboux Invariant

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