In silico pathway reconstruction: Iron-sulfur cluster biogenesis in Saccharomyces cerevisiae

Background: Current advances in genomics, proteomics and other areas of molecular biology make the identification and reconstruction of novel pathways an emerging area of great interest. One such class of pathways is involved in the biogenesis of Iron-Sulfur Clusters (ISC). Results: Our goal is the development of a new approach based on the use and combination of mathematical, theoretical and computational methods to identify the topology of a target network. In this approach, mathematical models play a central role for the evaluation of the alternative network structures that arise from literature data-mining, phylogenetic profiling, structural methods, and human curation. As a test case, we reconstruct the topology of the reaction and regulatory network for the mitochondrial ISC biogenesis pathway in S. cerevisiae. Predictions regarding how proteins act in ISC biogenesis are validated by comparison with published experimental results. For example, the predicted role of Arh1 and Yah1 and some of the interactions we predict for Grx5 both matches experimental evidence. A putative role for frataxin in directly regulating mitochondrial iron import is discarded from our analysis, which agrees with also published experimental results. Additionally, we propose a number of experiments for testing other predictions and further improve the identification of the network structure. Conclusion: We propose and apply an iterative in silico procedure for predictive reconstruction of the network topology of metabolic pathways. The procedure combines structural bioinformatics tools and mathematical modeling techniques that allow the reconstruction of biochemical networks. Using the Iron Sulfur cluster biogenesis in S. cerevisiae as a test case we indicate how this procedure can be used to analyze and validate the network model against experimental results. Critical evaluation of the obtained results through this procedure allows devising new wet lab experiments to confirm its predictions or provide alternative explanations for further improving the models.

Coscheduling techniques and monitoring tools for non-dedicated cluster computing

Our efforts are directed towards the understanding of the coscheduling mechanism in a NOW system when a parallel job is executed jointly with local workloads, balancing parallel performance against the local interactive response. Explicit and implicit coscheduling techniques in a PVM-Linux NOW (or cluster) have been implemented. Furthermore, dynamic coscheduling remains an open question when parallel jobs are executed in a non-dedicated Cluster. A basis model for dynamic coscheduling in Cluster systems is presented in this paper. Also, one dynamic coscheduling algorithm for this model is proposed. The applicability of this algorithm has been proved and its performance analyzed by simulation. Finally, a new tool (named Monito) for monitoring the different queues of messages in such an environments is presented. The main aim of implementing this facility is to provide a mean of capturing the bottlenecks and overheads of the communication system in a PVM-Linux cluster.

Zim17/Tim15 links mitochondrial iron–sulfur cluster biosynthesis to nuclear genome stability

Genomic instability is related to a wide-range of human diseases. Here, we show that mitochondrial iron–sulfur cluster biosynthesis is important for the maintenance of nuclear genome stability in Saccharomyces cerevisiae. Cells lacking the mitochondrial chaperone Zim17 (Tim15/Hep1), a component of the iron–sulfur biosynthesis machinery, have limited respiration activity, mimic the metabolic response to iron starvation and suffer a dramatic increase in nuclear genome recombination. Increased oxidative damage or deficient DNA repair do not account for the observed genomic hyperrecombination. Impaired cell-cycle progression and genetic interactions of ZIM17 with components of the RFC-like complex involved in mitotic checkpoints indicate that replicative stress causes hyperrecombination in zim17Δ mutants. Furthermore, nuclear accumulation of pre-ribosomal particles in zim17Δ mutants reinforces the importance of iron–sulfur clusters in normal ribosome biosynthesis. We propose that compromised ribosome biosynthesis and cell-cycle progression are interconnected, together contributing to replicative stress and nuclear genome instability in zim17Δ mutants.

Acute schistosomiasis: a risk underestimated by travelers and a diagnosis frequently missed by general practitioners-a cluster analysis of 42 travelers.

BACKGROUND: In 2011, a patient was admitted to our hospital with acute schistosomiasis after having returned from Madagascar and having bathed at the Lily waterfalls. On the basis of this patient's indication, infection was suspected in 41 other subjects. This study investigated (1) the knowledge of the travelers about the risks of schistosomiasis and their related behavior to evaluate the appropriateness of prevention messages and (2) the diagnostic workup of symptomatic travelers by general practitioners to evaluate medical care of travelers with a history of freshwater exposure in tropical areas. METHODS: A questionnaire was sent to the 42 travelers with potential exposure to schistosomiasis. It focused on pre-travel knowledge of the disease, bathing conditions, clinical presentation, first suspected diagnosis, and treatment. RESULTS: Of the 42 questionnaires, 40 (95%) were returned, among which 37 travelers (92%) reported an exposure to freshwater, and 18 (45%) were aware of the risk of schistosomiasis. Among these latter subjects, 16 (89%) still reported an exposure to freshwater. Serology was positive in 28 (78%) of 36 exposed subjects at least 3 months after exposure. Of the 28 infected travelers, 23 (82%) exhibited symptoms and 16 (70%) consulted their general practitioner before the information about the outbreak had spread, but none of these patients had a serology for schistosomiasis done during the first consultation. CONCLUSIONS: The usual prevention message of avoiding freshwater contact when traveling in tropical regions had no impact on the behavior of these travelers, who still went swimming at the Lily waterfalls. This prevention message should, therefore, be either modified or abandoned. The clinical presentation of acute schistosomiasis is often misleading. General practitioners should at least request an eosinophil count, when confronted with a returning traveler with fever. If eosinophilia is detected, it should prompt the search for a parasitic disease.

Evolution and cellular function of monothiol glutaredoxins: involvement in iron-sulphur cluster assembly

A number of bacterial species, mostly proteobacteria, possess monothiol glutaredoxins homologous to the Saccharomyces cerevisiae mitochondrial protein Grx5, which is involved in iron–sulphur cluster synthesis. Phylogenetic profiling is used to predict that bacterial monothiol glutaredoxins also participate in the iron–sulphur cluster (ISC) assembly machinery, because their phylogenetic profiles are similar to the profiles of the bacterial homologues of yeast ISC proteins. High evolutionary cooccurrence is observed between the Grx5 homologues and the homologues of the Yah1 ferredoxin, the scaffold proteins Isa1 and Isa2, the frataxin protein Yfh1 and the Nfu1 protein. This suggests that a specific functional interaction exists between these ISC machinery proteins. Physical interaction analyses using low-definition protein docking predict the formation of strong and specific complexes between Grx5 and several components of the yeast ISC machinery. Two-hybrid analysis has confirmed the in vivo interaction between Grx5 and Isa1. Sequence comparison techniques and cladistics indicate that the other two monothiol glutaredoxins of S. cerevisiae, Grx3 and Grx4, have evolved from the fusion of a thioredoxin gene with a monothiol glutaredoxin gene early in the eukaryotic lineage, leading to differential functional specialization. While bacteria do not contain these chimaeric glutaredoxins, in many eukaryotic species Grx5 and Grx3/4-type monothiol glutaredoxins coexist in the cell.

Fenologia e produção de cultivares americanas e híbridas de uvas para vinho, em Jundiai-SP

O comportamento fenológico e produtivo das cultivares de uvas rústicas para vinho 'Moscatel de Jundiaí', 'Máximo', 'Madalena', 'Seibel 10096', 'Isabel' e 'Niagara Rosada' foi avaliado em vinhedo localizado em Jundiaí (SP), durante os anos agrícolas de 2000/01 a 2002/03. As videiras foram enxertadas em 'IAC 766' e conduzidas em espaldeira, com poda curta de inverno. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com parcelas de três plantas e cinco repetições. Foram realizadas avaliações fenológicas semanais a partir da data de poda e, na época da colheita, determinaram-se as variáveis: produção por planta; número e massa dos cachos, e teor de sólidos solúveis. As cultivares 'Seibel 10096', 'Moscatel de Jundiaí', 'Madalena' e 'Máximo' mostraram-se mais tardias com ciclo de 149 dias em comparação à 'Niagara Rosada', que foi a mais precoce, com ciclo de 135 dias. 'Máximo' e 'Seibel 10096' apresentaram produção de, respectivamente, 4,28 e 4,41 kg.planta-1, diferindo de 'Madalena' e 'Isabel', com 3,09 e 2,50 kg.planta-1. Para 'Moscatel de Jundiaí' e 'Niagara Rosada', foram obtidas produções intermediárias entre 3,0 e 3,5 kg.planta-1. Para 'Seibel 10096', foi obtido o maior valor de massa do cacho (283,6g), enquanto, para 'Isabel' (96,5g) e 'Madalena' (139,6g), foram obtidos os menores valores. Os maiores valores de teor de sólidos solúveis, acima de 17,0º Brix, foram obtidos na 'Moscatel de Jundiaí', 'Máximo' e 'Seibel 10096', enquanto 'Isabel' e 'Niagara Rosada' apresentaram valores inferiores a 15,9º Brix. Dentre as cultivares avaliadas, podem constituir-se em opção para o viticultor a 'Máximo' e a 'Seibel 10096' para vinhos tintos, e 'Moscatel de Jundiaí', para brancos.

Composição físico-química de uvas para vinho fino em ciclos de verão e inverno

Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de maturação das cultivares Pinot Noir, Tempranillo, Merlot, Cabernet Sauvignon, Syrah, Chardonnay e Sauvignon Blanc submetidas ao regime de dupla poda, em Cordislândia, região cafeeira do sul de Minas Gerais. As plantas foram submetidas a dois ciclos de produção, um de primavera-verão, compreendido entre agosto e janeiro, e outro ciclo de outono-inverno, entre janeiro e julho. Como parâmetros de qualidade, foram avaliados os diâmetros transversal e longitudinal da baga, acidez, ácidos tartárico e málico, pH, sólidos solúveis, antocianinas, fenólicos totais e os teores de glicose, frutose e sacarose. Todas as variedades apresentaram maiores teores de pH, sólidos solúveis, açúcares, antocianinas e fenólicos totais, e redução nos diâmetros transversal e longitudinal na safra de inverno. A cultivar Syrah destacou-se das demais no conteúdo de antocianinas e fenólicos totais tanto no verão quanto no inverno, entretanto apresentou o menor conteúdo de açúcares. A alteração do ciclo de produção da videira através da técnica da dupla poda para colheita, no período de inverno, na região cafeeira de Minas Gerais, favorece a maturação dos frutos e melhora consideravelmente a qualidade das uvas para vinificação.

Cobertura plástica sobre o vinhedo e suas influências nas características físico-químicas do mosto e do vinho

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da cobertura plástica tipo ráfia de 160 µm (CP) sobre as características físico-químicas do mosto e do vinho da cultivar Moscato Giallo, em duas colheitas realizadas nas safras de 2006 e 2007, com experimento em delineamento completamente casualizado, em vinhedo da cultivar Moscato Giallo, delimitando-se áreas com cobertura plástica impermeável e sem cobertura, como controle. Os vinhos foram elaborados por meio de microvinificações (20 L), tendo-se três repetições para cada área. Foram realizadas avaliações físico-químicas do mosto (ºBrix, açúcares redutores, densidade, acidez total, ácido tartárico, ácido málico e pH) e do vinho (densidade, graduação alcoólica, acidez total, acidez volátil, pH, extrato seco, açúcares redutores, cinzas, I 420, compostos voláteis e minerais). Com a diminuição da radiação solar, as uvas sob cobertura plástica maturam em um período mais prolongado que no cultivo ausente de cobertura. As uvas produzidas sob cobertura plástica apresentam maior rendimento de mosto. Porém, apresentam menor concentração de açúcares. Os vinhos produzidos com uvas provenientes de videiras cobertas apresentam menor graduação alcoólica. Por outro lado, há redução dos teores de acetato de etila e acidez volátil. O prolongamento da maturação das uvas sob cobertura plástica determina atraso na data de colheita, para que seja atingida a mesma concentração de açúcar no mosto e graduação alcoólica no vinho proveniente de videiras sem cobertura.

Subtypes of adolescents with substance use disorders and psychiatric comorbidity using cluster and discriminant analysis of MMPI-A profiles

The main aim of this study was to replicate and extend previous results on subtypes of adolescents with substance use disorders (SUD), according to their Minnesota Multiphasic Personality Inventory for adolescents (MMPI-A) profiles. Sixty patients with SUD and psychiatric comorbidity (41.7% male, mean age = 15.9 years old) completed the MMPI-A, the Teen Addiction Severity Index (T-ASI), the Child Behaviour Checklist (CBCL), and were interviewed in order to determine DSMIV diagnoses and level of substance use. Mean MMPI-A personality profile showed moderate peaks in Psychopathic Deviate, Depression and Hysteria scales. Hierarchical cluster analysis revealed four profiles (acting-out, 35% of the sample; disorganized-conflictive, 15%; normative-impulsive, 15%; and deceptive-concealed, 35%). External correlates were found between cluster 1, CBCL externalizing symptoms at a clinical level and conduct disorders, and between cluster 2 and mixed CBCL internalized/externalized symptoms at a clinical level. Discriminant analysis showed that Depression, Psychopathic Deviate and Psychasthenia MMPI-A scales correctly classified 90% of the patients into the clusters obtained.

Melhoria da qualidade de uva 'Bordô' para produção de vinho e suco de uva

Visando à produção de vinho e suco de uva de melhor qualidade, o objetivo desta pesquisa foi aumentar a relação de sólidos solúveis totais/acidez total titulável (SST/ATT), conhecida como flavor, da uva 'Bordô', com o uso de reguladores vegetais e avaliar os efeitos destes produtos nas demais características físico-químicas dos frutos. O trabalho foi realizado durante duas safras, 2009/2010 e 2010/2011, em Bocaiuva do Sul-PR. As variáveis físicas analisadas foram: comprimento e largura dos cachos; diâmetro das bagas; número de bagas por cacho; massa dos cachos e bagas; e número de sementes por baga. As variávies químicas foram: sólidos solúveis totais (SST); acidez total titulável (ATT); pH e SST/ATT. A aplicação de GA3 a 100 mg L-1 propiciou melhoria da qualidade dos frutos para a produção de vinho e suco de uva, além de maior desenvolvimento dos frutos.

Competitive Analysis of the Northwest Russian Transport Logistics Cluster – Finnish Perspective

Tutkimus tarkastelee Luoteis-Venäjän liikennelogistiikkaklusteria. Tarkoitus on selvittää klusterin nykyinen rakenne ja kilpailukyky sekä klusterin tarjoamat liiketoimintamahdollisuudet suomalaisille logistiikkayrityksille. Työssä käsitellään neljää perusliikennemuotoa: rautatie-, maantie-, meri- ja sisävesi-, sekä ilmaliikennettä. Tutkimuksen aineisto on kerätty tutkimusta varten laadituista kyselyistä, haastatteluista sekä aiemmin julkaistusta materiaalista. Venäjä on suunnitellut kehittävänsä voimakkaasti liikenneinfrastruktuuria, mm. julkaisemalla protektionistisen liikennestrategiasuunnitelman. Ongelmana ovat olleet toteutukset, jotka ovat jääneet yleensä puutteellisiksi. Tällä hetkellä todellista kilpailukykyä löytyy ainoastaan rautatieliikenteestä, muut kolme liikennemuotoa omaavat potentiaalisen kilpailukyvyn. Venäjällä on mahdollisuus hyötyä laajasta pinta-alastaan Aasian ja Euroopan liikenteen yhdistäjänä. Yksi konkreettisimmista esimerkeistä on Trans Siperian rautatie, joka kaipaisi vielä lisäkehitystä. Suomi on toiminut Venäjän liikenteessä arvotavaran kauttakulkumaana, vuonna 2003 noin 30–40 % Venäjän tuonnin arvosta kulki Suomen kautta. Venäjälle tullaan tuomaan arvotavaraa vielä useita vuosia, mutta reittien osalta kilpailu on tiukentunut. Suomalaisten yritysten liiketoimintamahdollisuuksiin esitetään kaksi mallia: kauttakulkuliikenteen lisäarvologistiset (VAL) operaatiot Suomessa tai etabloituminen Venäjän logistisiin ketjuihin. Suomalaisten olisi syytä parantaa yhteistyötään yritysten ja yliopistojen ym. koulutuslaitosten välillä. Myös yhteistyökumppaneiden hakeminen esimerkiksi Ruotsista voisi tuoda merkittäviä etuja. Suomalaista osaamista voitaisiin hyödyntää parhaiten etabloitumalla Venäjän markkinoille, esimerkiksi keskittymällä Venäjän logististen ketjujen johtamiseen. Myös VAL palveluiden johtamiseen Venäjällä olisi erittäin hyvä tilaisuus, koska Venäjän oma tietotaito logistiikassa ei ole vielä kehittynyt kansainväliselle tasolle, mutta kustannustaso on alhaisempi kuin Suomessa.

Sistema geovitícola para a produção de uvas para vinho na região do Circuito das Frutas-SP

Nos últimos anos, tem-se observado aumento na produção de uvas destinadas à elaboração de vinhos na região do Circuito das Frutas, Estado de São Paulo, promovido principalmente pelo turismo rural. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o potencial climático dessa região para produção de uvas para vinho, utilizando o Sistema de Classificação Climática Multicritérios Geovitícola, baseado nos índices biometeorológicos: heliotérmico, de frio noturno e de seca, considerando as safras de verão e de inverno. Para a safra de verão, foram identificadas áreas com clima quente, úmidas e com noites quentes, situadas na região oeste do Circuito das Frutas; na região centro-leste, as noites foram caracterizadas como temperadas e, nas áreas de altitudes mais elevadas, o clima encontrado foi o temperado quente, sem período seco e com noites temperadas. Para a safra de inverno, os valores de umidade mantiveram-se elevados, com as classes climáticas variando entre quente, temperado quente e temperado, com noites muito frias. O Circuito das Frutas apresentou características que podem favorecer a obtenção de uvas para vinhos brancos e espumantes.

Cluster glasses of ultrasoft particles

We present molecular dynamics (MD) simulations results for dense fluids of ultrasoft, fully penetrable particles. These are a binary mixture and a polydisperse system of particles interacting via the generalized exponential model, which is known to yield cluster crystal phases for the corresponding monodisperse systems. Because of the dispersity in the particle size, the systems investigated in this work do not crystallize and form disordered cluster phases. The clusteringtransition appears as a smooth crossover to a regime in which particles are mostly located in clusters, isolated particles being infrequent. The analysis of the internal cluster structure reveals microsegregation of the big and small particles, with a strong homo-coordination in the binary mixture. Upon further lowering the temperature below the clusteringtransition, the motion of the clusters" centers-of-mass slows down dramatically, giving way to a cluster glass transition. In the cluster glass, the diffusivities remain finite and display an activated temperature dependence, indicating that relaxation in the cluster glass occurs via particle hopping in a nearly arrested matrix of clusters. Finally we discuss the influence of the microscopic dynamics on the transport properties by comparing the MD results with Monte Carlo simulations.