Chromatin immunoprecipitation (ChIP) methodology and readouts

The identification of direct nuclear hormone receptor gene targets provides clues to their contribution to both development and cancer progression. Until recently, the identification of such direct target genes has relied on a combination of expression analysis and in silico searches for consensus binding motifs in gene promoters. Consensus binding motifs for transcription factors are often defined using in vitro DNA binding strategies. Such in vitro strategies fail to account for the many factors that contribute significantly to target selection by transcription factors in cells beyond the recognition of these short consensus DNA sequences. These factors include DNA methylation, chromatin structure, posttranslational modifications of transcription factors, and the cooperative recruitment of transcription factor complexes. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) provides a means of isolating transcription factor complexes in the context of endogenous chromatin, allowing the identification of direct transcription factor targets. ChIP can be combined with site-specific PCR for candidate binding sites or alternatively with cloning, genomic microarrays or more recently direct high throughput sequencing to identify novel genomic targets. The application of ChIP-based approaches has redefined consensus binding motifs for transcription factors and provided important insights into transcription factor biology.

Q-enhancement with on-chip inductor optimization for reconfigurable Δ-Σ radio-frequency ADC

The paper details on-chip inductor optimization for a reconfigurable continuous-time delta-sigma (Δ-Σ) modulator based radio-frequency analog-to-digital converter. Inductor optimisation enables the Δ-Σ modulator with Q enhanced LC tank circuits employing a single high Q-factor on-chip inductor and lesser quantizer levels thereby reducing the circuit complexity for excess loop delay, power dissipation and dynamic element matching. System level simulations indicate at a Q-factor of 75 Δ- Σ modulator with a 3-level quantizer achieves dynamic ranges of 106, 82 dB and 84 dB for RFID, TETRA, and Galileo over bandwidths of 200 kHz, 10 MHz and 40 MHz respectively.

An extensible complex fast Fourier transform processor chip for real-time spectrum analysis and measurement

This paper describes in detail the design of a CMOS custom fast Fourier transform (FFT) processor for computing a 256-point complex FFT. The FFT is well-suited for real-time spectrum analysis in instrumentation and measurement applications. The FFT butterfly processor reported here consists of one parallel-parallel multiplier and two adders. It is capable of computing one butterfly computation every 100 ns thus it can compute a 256-point complex FFT in 102.4 μs excluding data input and output processes.

A comparative analysis of fault injection methods via enhanced on-chip debug infrastructures

On-chip debug (OCD) features are frequently available in modern microprocessors. Their contribution to shorten the time-to-market justifies the industry investment in this area, where a number of competing or complementary proposals are available or under development, e.g. NEXUS, CJTAG, IJTAG. The controllability and observability features provided by OCD infrastructures provide a valuable toolbox that can be used well beyond the debugging arena, improving the return on investment rate by diluting its cost across a wider spectrum of application areas. This paper discusses the use of OCD features for validating fault tolerant architectures, and in particular the efficiency of various fault injection methods provided by enhanced OCD infrastructures. The reference data for our comparative study was captured on a workbench comprising the 32-bit Freescale MPC-565 microprocessor, an iSYSTEM IC3000 debugger (iTracePro version) and the Winidea 2005 debugging package. All enhanced OCD infrastructures were implemented in VHDL and the results were obtained by simulation within the same fault injection environment. The focus of this paper is on the comparative analysis of the experimental results obtained for various OCD configurations and debugging scenarios.

Real-time fault injection using enhanced on-chip debug infrastructures

The rapid increase in the use of microprocessor-based systems in critical areas, where failures imply risks to human lives, to the environment or to expensive equipment, significantly increased the need for dependable systems, able to detect, tolerate and eventually correct faults. The verification and validation of such systems is frequently performed via fault injection, using various forms and techniques. However, as electronic devices get smaller and more complex, controllability and observability issues, and sometimes real time constraints, make it harder to apply most conventional fault injection techniques. This paper proposes a fault injection environment and a scalable methodology to assist the execution of real-time fault injection campaigns, providing enhanced performance and capabilities. Our proposed solutions are based on the use of common and customized on-chip debug (OCD) mechanisms, present in many modern electronic devices, with the main objective of enabling the insertion of faults in microprocessor memory elements with minimum delay and intrusiveness. Different configurations were implemented starting from basic Components Off-The-Shelf (COTS) microprocessors, equipped with real-time OCD infrastructures, to improved solutions based on modified interfaces, and dedicated OCD circuitry that enhance fault injection capabilities and performance. All methodologies and configurations were evaluated and compared concerning performance gain and silicon overhead.

System-on-chip field-programmable gate array design for onboard real-time hyperspectral unmixing

Hyperspectral instruments have been incorporated in satellite missions, providing large amounts of data of high spectral resolution of the Earth surface. This data can be used in remote sensing applications that often require a real-time or near-real-time response. To avoid delays between hyperspectral image acquisition and its interpretation, the last usually done on a ground station, onboard systems have emerged to process data, reducing the volume of information to transfer from the satellite to the ground station. For this purpose, compact reconfigurable hardware modules, such as field-programmable gate arrays (FPGAs), are widely used. This paper proposes an FPGA-based architecture for hyperspectral unmixing. This method based on the vertex component analysis (VCA) and it works without a dimensionality reduction preprocessing step. The architecture has been designed for a low-cost Xilinx Zynq board with a Zynq-7020 system-on-chip FPGA-based on the Artix-7 FPGA programmable logic and tested using real hyperspectral data. Experimental results indicate that the proposed implementation can achieve real-time processing, while maintaining the methods accuracy, which indicate the potential of the proposed platform to implement high-performance, low-cost embedded systems, opening perspectives for onboard hyperspectral image processing.

Développement d’outils pour l’analyse de données de ChIP-seq et l’identification des facteurs de transcription

La méthode ChIP-seq est une technologie combinant la technique de chromatine immunoprecipitation avec le séquençage haut-débit et permettant l’analyse in vivo des facteurs de transcription à grande échelle. Le traitement des grandes quantités de données ainsi générées nécessite des moyens informatiques performants et de nombreux outils ont vu le jour récemment. Reste cependant que cette multiplication des logiciels réalisant chacun une étape de l’analyse engendre des problèmes de compatibilité et complique les analyses. Il existe ainsi un besoin important pour une suite de logiciels performante et flexible permettant l’identification des motifs. Nous proposons ici un ensemble complet d’analyse de données ChIP-seq disponible librement dans R et composé de trois modules PICS, rGADEM et MotIV. A travers l’analyse de quatre jeux de données des facteurs de transcription CTCF, STAT1, FOXA1 et ER nous avons démontré l’efficacité de notre ensemble d’analyse et mis en avant les fonctionnalités novatrices de celui-ci, notamment concernant le traitement des résultats par MotIV conduisant à la découverte de motifs non détectés par les autres algorithmes.

Une nouvelle approche computationnelle pour la découverte des sites de fixation de facteurs de transcription à l’ADN, adaptée aux données de ChIP-chip et de ChIP-séquençage

Les facteurs de transcription sont des protéines spécialisées qui jouent un rôle important dans différents processus biologiques tel que la différenciation, le cycle cellulaire et la tumorigenèse. Ils régulent la transcription des gènes en se fixant sur des séquences d’ADN spécifiques (éléments cis-régulateurs). L’identification de ces éléments est une étape cruciale dans la compréhension des réseaux de régulation des gènes. Avec l’avènement des technologies de séquençage à haut débit, l’identification de tout les éléments fonctionnels dans les génomes, incluant gènes et éléments cis-régulateurs a connu une avancée considérable. Alors qu’on est arrivé à estimer le nombre de gènes chez différentes espèces, l’information sur les éléments qui contrôlent et orchestrent la régulation de ces gènes est encore mal définie. Grace aux techniques de ChIP-chip et de ChIP-séquençage il est possible d’identifier toutes les régions du génome qui sont liées par un facteur de transcription d’intérêt. Plusieurs approches computationnelles ont été développées pour prédire les sites fixés par les facteurs de transcription. Ces approches sont classées en deux catégories principales: les algorithmes énumératifs et probabilistes. Toutefois, plusieurs études ont montré que ces approches génèrent des taux élevés de faux négatifs et de faux positifs ce qui rend difficile l’interprétation des résultats et par conséquent leur validation expérimentale. Dans cette thèse, nous avons ciblé deux objectifs. Le premier objectif a été de développer une nouvelle approche pour la découverte des sites de fixation des facteurs de transcription à l’ADN (SAMD-ChIP) adaptée aux données de ChIP-chip et de ChIP-séquençage. Notre approche implémente un algorithme hybride qui combine les deux stratégies énumérative et probabiliste, afin d’exploiter les performances de chacune d’entre elles. Notre approche a montré ses performances, comparée aux outils de découvertes de motifs existants sur des jeux de données simulées et des jeux de données de ChIP-chip et de ChIP-séquençage. SAMD-ChIP présente aussi l’avantage d’exploiter les propriétés de distributions des sites liés par les facteurs de transcription autour du centre des régions liées afin de limiter la prédiction aux motifs qui sont enrichis dans une fenêtre de longueur fixe autour du centre de ces régions. Les facteurs de transcription agissent rarement seuls. Ils forment souvent des complexes pour interagir avec l’ADN pour réguler leurs gènes cibles. Ces interactions impliquent des facteurs de transcription dont les sites de fixation à l’ADN sont localisés proches les uns des autres ou bien médier par des boucles de chromatine. Notre deuxième objectif a été d’exploiter la proximité spatiale des sites liés par les facteurs de transcription dans les régions de ChIP-chip et de ChIP-séquençage pour développer une approche pour la prédiction des motifs composites (motifs composés par deux sites et séparés par un espacement de taille fixe). Nous avons testé ce module pour prédire la co-localisation entre les deux demi-sites ERE qui forment le site ERE, lié par le récepteur des œstrogènes ERα. Ce module a été incorporé à notre outil de découverte de motifs SAMD-ChIP.

Studying the cytomechanic aspects of pollen tube growth behavior using Lab-On-Chip technology

L'élongation cellulaire de cellules cultivant bout comme hyphae fongueux, inculquez hairs, des tubes de pollen et des neurones, est limité au bout de la cellule, qui permet à ces cellules d'envahir l'encerclement substrate et atteindre une cible. Les cellules cultivant bout d'équipement sont entourées par le mur polysaccharide rigide qui régule la croissance et l'élongation de ces cellules, un mécanisme qui est radicalement différent des cellules non-walled. La compréhension du règlement du mur de cellule les propriétés mécaniques dans le contrôle de la croissance et du fonctionnement cellulaire du tube de pollen, une cellule rapidement grandissante d'équipement, est le but de ce projet. Le tube de pollen porte des spermatozoïdes du grain de pollen à l'ovule pour la fertilisation et sur sa voie du stigmate vers l'ovaire le tube de pollen envahit physiquement le stylar le tissu émettant de la fleur. Pour atteindre sa cible il doit aussi changer sa direction de croissance les temps multiples. Pour évaluer la conduite de tubes de pollen grandissants, un dans le système expérimental vitro basé sur la technologie de laboratoire-sur-fragment (LOC) et MEMS (les systèmes micro-électromécaniques) ont été conçus. En utilisant ces artifices nous avons mesuré une variété de propriétés physiques caractérisant le tube de pollen de Camélia, comme la croissance la croissance accélérée, envahissante et dilatant la force. Dans une des organisations expérimentales les tubes ont été exposés aux ouvertures en forme de fente faites de l'élastique PDMS (polydimethylsiloxane) la matière nous permettant de mesurer la force qu'un tube de pollen exerce pour dilater la croissance substrate. Cette capacité d'invasion est essentielle pour les tubes de pollen de leur permettre d'entrer dans les espaces intercellulaires étroits dans les tissus pistillar. Dans d'autres essais nous avons utilisé l'organisation microfluidic pour évaluer si les tubes de pollen peuvent s'allonger dans l'air et s'ils ont une mémoire directionnelle. Une des applications auxquelles le laboratoire s'intéresse est l'enquête de processus intracellulaires comme le mouvement d'organelles fluorescemment étiqueté ou les macromolécules pendant que les tubes de pollen grandissent dans les artifices LOC. Pour prouver que les artifices sont compatibles avec la microscopie optique à haute résolution et la microscopie de fluorescence, j'ai utilisé le colorant de styryl FM1-43 pour étiqueter le système endomembrane de tubes de pollen de cognassier du Japon de Camélia. L'observation du cône de vésicule, une agrégation d'endocytic et les vésicules exocytic dans le cytoplasme apical du bout de tube de pollen, n'a pas posé de problèmes des tubes de pollen trouvés dans le LOC. Pourtant, le colorant particulier en question a adhéré au sidewalls du LOC microfluidic le réseau, en faisant l'observation de tubes de pollen près du difficile sidewalls à cause du signal extrêmement fluorescent du mur. Cette propriété du colorant pourrait être utile de refléter la géométrie de réseau en faisant marcher dans le mode de fluorescence.

Capillary electrophoresis characterisation of a rapid prototyped PMMA chip for particle analysis

Màster en Nanociència i Nanotecnologia

UV Embossed Plastic Chip for Protein Separation and Identification

This report demonstrates a UV-embossed polymeric chip for protein separation and identification by Capillary Isoelectric Focusing (CIEF) and Matrix Assisted Laser Desportion/Ionization Mass Spectrometry (MALDI-MS). The polymeric chip has been fabricated by UV-embossing technique with high throughput; the issues in the fabrication have been addressed. In order to achieve high sensitivity of mass detection, five different types of UV curable polymer have been used as sample support to perform protein ionization in Mass Spectrometry (MS); the best results is compared to PMMA, which was the commonly used plastic chip for biomolecular separation. Experimental results show that signal from polyester is 12 times better than that of PMMA in terms of detection sensitivity. Finally, polyester chip is utilized to carry out CIEF to separate proteins, followed by MS identification.

­Chip, Chip, el Parlanchín!

Los objetivos del taller de tradición popular y folclore infantil son conocer y disfrutar de la tradición popular; fomentar la adquisición de la capacidad de atención y mantenerla durante el tiempo establecido para la actividad; favorecer la autoestima personal; experimentar las sensaciones que comporta el juego motriz; fomentar la imaginación y la creatividad para desarrollar distintos juegos de la tradición popular; implicar a las familias en la puesta en práctica del proyecto; y participar en el taller, enseñando canciones, juegos, retahílas y poesías a los niños del centro de forma presencial. En cuanto a la metodología, se utiliza el juego, incluyendo los de contacto físico, saludo, lingüísticos, verbales y de expresión corporal. Se organizan actividades de plástica como hacer tiras de papel y pegarlas al barquito o colorear un papel continuo donde dibujar el lobo feroz; actividades de lenguaje como pintarse los labios y mirarse al espejo; y representación de cuentos populares como El Soldadito de Plomo, Los Tres Cerditos, El Patito Feo, La Ratita Presumida o Los Siete Cabritillos y el Lobo. Asimismo, en la evaluación final hay que tener en cuenta qué contenidos, tanto conceptuales y procedimentales como actitudinales, adquieren los niños.

The hedgehog : a story about Biff and Chip.

Pertenece a un amplio programa infantil de lectura que abarca distintos niveles de edad y,por tanto,de conocimientos.Se abordan las necesidades de lectura en los niños y la amplia variedad de habilidades que necesitan adquirir para su aprendizaje y, se destaca,también, la importancia de la narración en las historias. El nivel uno se concentra en el lenguaje y la prelectura y sirve para que los niños se familiaricen con los personajes, un grupo de niños de cuatro a seis años de edad y su perro, y con las experiencias que viven.

The big box : a story about Biff and Chip.

Pertenece a un amplio programa infantil de lectura que abarca distintos niveles de edad y, por tanto, de conocimientos. Se abordan las necesidades de lectura en los niños y la amplia variedad de habilidades que necesitan adquirir para su aprendizaje y, se destaca, también, la importancia de la narración en las historias. Este nivel uno se concentra en el lenguaje y la prelectura y sirve para que los niños se familiaricen con los personajes, un grupo de niños de cuatro a seis años de edad y su perro, y con sus experiencias compartidas.

New trainers : a story about Chip.

Pertenece a un amplio programa infantil de lectura que abarca distintos niveles de edad y, por tanto, de conocimientos. Se abordan las necesidades de lectura en los niños y la amplia variedad de habilidades que necesitan adquirir para su aprendizaje y, se destaca, también, la importancia de la narración en las historias. En el nivel dos aparece una frase en cada página, y los niños ya están familiarizados con los personajes y sus nombres.