DNA-mediated oxidation of transcription factor p53

Transcription factor p53 is the most commonly altered gene in human cancer. As a redox-active protein in direct contact with DNA, p53 can directly sense oxidative stress through DNA-mediated charge transport. Electron hole transport occurs with a shallow distance dependence over long distances through the π-stacked DNA bases, leading to the oxidation and dissociation of DNA-bound p53. The extent of p53 dissociation depends upon the redox potential of the response element DNA in direct contact with each p53 monomer. The DNA sequence dependence of p53 oxidative dissociation was examined by electrophoretic mobility shift assays using radiolabeled oligonucleotides containing both synthetic and human p53 response elements with an appended anthraquinone photooxidant. Greater p53 dissociation is observed from DNA sequences containing low redox potential purine regions, particularly guanine triplets, within the p53 response element. Using denaturing polyacrylamide gel electrophoresis of irradiated anthraquinone-modified DNA, the DNA damage sites, which correspond to locations of preferred electron hole localization, were determined. The resulting DNA damage preferentially localizes to guanine doublets and triplets within the response element. Oxidative DNA damage is inhibited in the presence of p53, however, only at DNA sites within the response element, and therefore in direct contact with p53. From these data, predictions about the sensitivity of human p53-binding sites to oxidative stress, as well as possible biological implications, have been made. On the basis of our data, the guanine pattern within the purine region of each p53-binding site determines the response of p53 to DNA-mediated oxidation, yielding for some sequences the oxidative dissociation of p53 from a distance and thereby providing another potential role for DNA charge transport chemistry within the cell.

To determine whether the change in p53 response element occupancy observed in vitro also correlates in cellulo, chromatin immunoprecipition (ChIP) and quantitative PCR (qPCR) were used to directly quantify p53 binding to certain response elements in HCT116N cells. The HCT116N cells containing a wild type p53 were treated with the photooxidant [Rh(phi)2bpy]³⁺, Nutlin-3 to upregulate p53, and subsequently irradiated to induce oxidative genomic stress. To covalently tether p53 interacting with DNA, the cells were fixed with disuccinimidyl glutarate and formaldehyde. The nuclei of the harvested cells were isolated, sonicated, and immunoprecipitated using magnetic beads conjugated with a monoclonal p53 antibody. The purified immounoprecipiated DNA was then quantified via qPCR and genomic sequencing. Overall, the ChIP results were significantly varied over ten experimental trials, but one trend is observed overall: greater variation of p53 occupancy is observed in response elements from which oxidative dissociation would be expected, while significantly less change in p53 occupancy occurs for response elements from which oxidative dissociation would not be anticipated.

The chemical oxidation of transcription factor p53 via DNA CT was also investigated with respect to the protein at the amino acid level. Transcription factor p53 plays a critical role in the cellular response to stress stimuli, which may be modulated through the redox modulation of conserved cysteine residues within the DNA-binding domain. Residues within p53 that enable oxidative dissociation are herein investigated. Of the 8 mutants studied by electrophoretic mobility shift assay (EMSA), only the C275S mutation significantly decreased the protein affinity (KD) for the Gadd45 response element. EMSA assays of p53 oxidative dissociation promoted by photoexcitation of anthraquinone-tethered Gadd45 oligonucleotides were used to determine the influence of p53 mutations on oxidative dissociation; mutation to C275S severely attenuates oxidative dissociation while C277S substantially attenuates dissociation. Differential thiol labeling was used to determine the oxidation states of cysteine residues within p53 after DNA-mediated oxidation. Reduced cysteines were iodoacetamide labeled, while oxidized cysteines participating in disulfide bonds were ¹³C₂D₂-iodoacetamide labeled. Intensities of respective iodoacetamide-modified peptide fragments were analyzed using a QTRAP 6500 LC-MS/MS system, quantified with Skyline, and directly compared. A distinct shift in peptide labeling toward ¹³C₂D₂-iodoacetamide labeled cysteines is observed in oxidized samples as compared to the respective controls. All of the observable cysteine residues trend toward the heavy label under conditions of DNA CT, indicating the formation of multiple disulfide bonds potentially among the C124, C135, C141, C182, C275, and C277. Based on these data it is proposed that disulfide formation involving C275 is critical for inducing oxidative dissociation of p53 from DNA.

Cavity Optomechanics at Millikelvin Temperatures

The field of cavity optomechanics, which concerns the coupling of a mechanical object's motion to the electromagnetic field of a high finesse cavity, allows for exquisitely sensitive measurements of mechanical motion, from large-scale gravitational wave detection to microscale accelerometers. Moreover, it provides a potential means to control and engineer the state of a macroscopic mechanical object at the quantum level, provided one can realize sufficiently strong interaction strengths relative to the ambient thermal noise. Recent experiments utilizing the optomechanical interaction to cool mechanical resonators to their motional quantum ground state allow for a variety of quantum engineering applications, including preparation of non-classical mechanical states and coherent optical to microwave conversion. Optomechanical crystals (OMCs), in which bandgaps for both optical and mechanical waves can be introduced through patterning of a material, provide one particularly attractive means for realizing strong interactions between high-frequency mechanical resonators and near-infrared light. Beyond the usual paradigm of cavity optomechanics involving isolated single mechanical elements, OMCs can also be fashioned into planar circuits for photons and phonons, and arrays of optomechanical elements can be interconnected via optical and acoustic waveguides. Such coupled OMC arrays have been proposed as a way to realize quantum optomechanical memories, nanomechanical circuits for continuous variable quantum information processing and phononic quantum networks, and as a platform for engineering and studying quantum many-body physics of optomechanical meta-materials.

However, while ground state occupancies (that is, average phonon occupancies less than one) have been achieved in OMC cavities utilizing laser cooling techniques, parasitic absorption and the concomitant degradation of the mechanical quality factor fundamentally limit this approach. On the other hand, the high mechanical frequency of these systems allows for the possibility of using a dilution refrigerator to simultaneously achieve low thermal occupancy and long mechanical coherence time by passively cooling the device to the millikelvin regime. This thesis describes efforts to realize the measurement of OMC cavities inside a dilution refrigerator, including the development of fridge-compatible optical coupling schemes and the characterization of the heating dynamics of the mechanical resonator at sub-kelvin temperatures.

We will begin by summarizing the theoretical framework used to describe cavity optomechanical systems, as well as a handful of the quantum applications envisioned for such devices. Then, we will present background on the design of the nanobeam OMC cavities used for this work, along with details of the design and characterization of tapered fiber couplers for optical coupling inside the fridge. Finally, we will present measurements of the devices at fridge base temperatures of T_f = 10 mK, using both heterodyne spectroscopy and time-resolved sideband photon counting, as well as detailed analysis of the prospects for future quantum applications based on the observed optically-induced heating.

Targeting DNA repeat sequences with Py-Im polyamides

Hairpin pyrrole-imdazole polyamides are cell-permeable, sequence-programmable oligomers that bind in the minor groove of DNA. This thesis describes studies of Py-Im polyamides targeted to biologically important DNA repeat sequences for the purpose of modulating disease states. Design of a hairpin polyamide that binds the CG dyad, a site of DNA methylation that can become dysregulated in cancer, is described. We report the synthesis of a DNA methylation antagonist, its sequence specificity and affinity informed by Bind-n-Seq and iteratively designed, which improves inhibitory activity in a cell-free assay by 1000-fold to low nanomolar IC50. Additionally, a hairpin polyamide targeted to the telomeric sequence is found to trigger a slow necrotic-type cell death with the release of inflammatory molecules in a model of B cell lymphoma. The effects of the polyamide are unique in this class of oligomers; its effects are characterized and a functional assay of phagocytosis by macrophages is described. Additionally, hairpin polyamides targeted to pathologically expanded CTG•CAG triplet repeat DNA sequences, the molecular cause of myotonic dystrophy type 1, are synthesized and assessed for toxicity. Lastly, ChIP-seq of Hypoxia-Inducible Factor is performed under hypoxia-induced conditions. The study results show that ChIP-seq can be employed to understand the genome-wide perturbation of Hypoxia-Inducible Factor occupancy by a Py-Im polyamide.

A variational framework for spectral discretization of the density matrix in Kohn Sham density functional theory

Kohn-Sham density functional theory (KSDFT) is currently the main work-horse of quantum mechanical calculations in physics, chemistry, and materials science. From a mechanical engineering perspective, we are interested in studying the role of defects in the mechanical properties in materials. In real materials, defects are typically found at very small concentrations e.g., vacancies occur at parts per million, dislocation density in metals ranges from $10^{10} m^{-2}$ to $10^{15} m^{-2}$, and grain sizes vary from nanometers to micrometers in polycrystalline materials, etc. In order to model materials at realistic defect concentrations using DFT, we would need to work with system sizes beyond millions of atoms. Due to the cubic-scaling computational cost with respect to the number of atoms in conventional DFT implementations, such system sizes are unreachable. Since the early 1990s, there has been a huge interest in developing DFT implementations that have linear-scaling computational cost. A promising approach to achieving linear-scaling cost is to approximate the density matrix in KSDFT. The focus of this thesis is to provide a firm mathematical framework to study the convergence of these approximations. We reformulate the Kohn-Sham density functional theory as a nested variational problem in the density matrix, the electrostatic potential, and a field dual to the electron density. The corresponding functional is linear in the density matrix and thus amenable to spectral representation. Based on this reformulation, we introduce a new approximation scheme, called spectral binning, which does not require smoothing of the occupancy function and thus applies at arbitrarily low temperatures. We proof convergence of the approximate solutions with respect to spectral binning and with respect to an additional spatial discretization of the domain. For a standard one-dimensional benchmark problem, we present numerical experiments for which spectral binning exhibits excellent convergence characteristics and outperforms other linear-scaling methods.

Quantifying Earthquake Collapse Risk of Tall Steel Braced Frame Buildings Using Rupture-to-Rafters Simulations

This thesis examines collapse risk of tall steel braced frame buildings using rupture-to-rafters simulations due to suite of San Andreas earthquakes. Two key advancements in this work are the development of (i) a rational methodology for assigning scenario earthquake probabilities and (ii) an artificial correction-free approach to broadband ground motion simulation. The work can be divided into the following sections: earthquake source modeling, earthquake probability calculations, ground motion simulations, building response, and performance analysis.

As a first step the kinematic source inversions of past earthquakes in the magnitude range of 6-8 are used to simulate 60 scenario earthquakes on the San Andreas fault. For each scenario earthquake a 30-year occurrence probability is calculated and we present a rational method to redistribute the forecast earthquake probabilities from UCERF to the simulated scenario earthquake. We illustrate the inner workings of the method through an example involving earthquakes on the San Andreas fault in southern California.

Next, three-component broadband ground motion histories are computed at 636 sites in the greater Los Angeles metropolitan area by superposing short-period (0.2~s-2.0~s) empirical Green's function synthetics on top of long-period ($>$ 2.0~s) spectral element synthetics. We superimpose these seismograms on low-frequency seismograms, computed from kinematic source models using the spectral element method, to produce broadband seismograms.

Using the ground motions at 636 sites for the 60 scenario earthquakes, 3-D nonlinear analysis of several variants of an 18-story steel braced frame building, designed for three soil types using the 1994 and 1997 Uniform Building Code provisions and subjected to these ground motions, are conducted. Model performance is classified into one of five performance levels: Immediate Occupancy, Life Safety, Collapse Prevention, Red-Tagged, and Model Collapse. The results are combined with the 30-year probability of occurrence of the San Andreas scenario earthquakes using the PEER performance based earthquake engineering framework to determine the probability of exceedance of these limit states over the next 30 years.

Quantifying Earthquake Collapse Risk of Tall Steel Moment Frame Buildings Using Rupture-to-Rafters Simulations

There is a sparse number of credible source models available from large-magnitude past earthquakes. A stochastic source model generation algorithm thus becomes necessary for robust risk quantification using scenario earthquakes. We present an algorithm that combines the physics of fault ruptures as imaged in laboratory earthquakes with stress estimates on the fault constrained by field observations to generate stochastic source models for large-magnitude (Mw 6.0-8.0) strike-slip earthquakes. The algorithm is validated through a statistical comparison of synthetic ground motion histories from a stochastically generated source model for a magnitude 7.90 earthquake and a kinematic finite-source inversion of an equivalent magnitude past earthquake on a geometrically similar fault. The synthetic dataset comprises of three-component ground motion waveforms, computed at 636 sites in southern California, for ten hypothetical rupture scenarios (five hypocenters, each with two rupture directions) on the southern San Andreas fault. A similar validation exercise is conducted for a magnitude 6.0 earthquake, the lower magnitude limit for the algorithm. Additionally, ground motions from the Mw7.9 earthquake simulations are compared against predictions by the Campbell-Bozorgnia NGA relation as well as the ShakeOut scenario earthquake. The algorithm is then applied to generate fifty source models for a hypothetical magnitude 7.9 earthquake originating at Parkfield, with rupture propagating from north to south (towards Wrightwood), similar to the 1857 Fort Tejon earthquake. Using the spectral element method, three-component ground motion waveforms are computed in the Los Angeles basin for each scenario earthquake and the sensitivity of ground shaking intensity to seismic source parameters (such as the percentage of asperity area relative to the fault area, rupture speed, and risetime) is studied.

Under plausible San Andreas fault earthquakes in the next 30 years, modeled using the stochastic source algorithm, the performance of two 18-story steel moment frame buildings (UBC 1982 and 1997 designs) in southern California is quantified. The approach integrates rupture-to-rafters simulations into the PEER performance based earthquake engineering (PBEE) framework. Using stochastic sources and computational seismic wave propagation, three-component ground motion histories at 636 sites in southern California are generated for sixty scenario earthquakes on the San Andreas fault. The ruptures, with moment magnitudes in the range of 6.0-8.0, are assumed to occur at five locations on the southern section of the fault. Two unilateral rupture propagation directions are considered. The 30-year probabilities of all plausible ruptures in this magnitude range and in that section of the fault, as forecast by the United States Geological Survey, are distributed among these 60 earthquakes based on proximity and moment release. The response of the two 18-story buildings hypothetically located at each of the 636 sites under 3-component shaking from all 60 events is computed using 3-D nonlinear time-history analysis. Using these results, the probability of the structural response exceeding Immediate Occupancy (IO), Life-Safety (LS), and Collapse Prevention (CP) performance levels under San Andreas fault earthquakes over the next thirty years is evaluated.

Furthermore, the conditional and marginal probability distributions of peak ground velocity (PGV) and displacement (PGD) in Los Angeles and surrounding basins due to earthquakes occurring primarily on the mid-section of southern San Andreas fault are determined using Bayesian model class identification. Simulated ground motions at sites within 55-75km from the source from a suite of 60 earthquakes (Mw 6.0 − 8.0) primarily rupturing mid-section of San Andreas fault are considered for PGV and PGD data.

Estudo de espécie nativa da restinga para plantio em telhados de construção de interesse social.

O alto crescimento populacional tem desencadeado uma elevada ocupação das áreas urbanas com a expansão de edificações e estradas causando alterações no meio ambiente com a consequente minimização das áreas verdes e da infiltração de água no solo. Estes fenômenos acarretam problemas como enxurradas, inundações, aumento da temperatura local e diminuição da biodiversidade com inúmeros efeitos adversos, tanto econômicos quanto ambientais e sociais. Uma das alternativas para minimizar estes problemas é a construção de telhados verdes, que tem como uma das principais funções retardar o escoamento devido ao aumento da infiltração e retenção da água das chuvas atenuando o efeito avassalador das enchentes e das zonas de calor, principalmente em climas muito quentes, além de colaborar para recuperação de ecossistemas, através do replantio de mudas. Este projeto faz parte de um conjunto de ações integradas de cidadania e inclusão social na região hidrográfica da baixada de Jacarepaguá, especificamente envolvendo a Comunidade da Vila Cascatinha, em Vargem Grande, a fim de gerar subsídios para políticas públicas em áreas de assentamentos informais, integrado ao projeto HIDROCIDADES (CNPq, FAPERJ, FINEP), que visa a conservação da água em meios urbanos e periurbanos associado à cidadania, inclusão social e melhoria da qualidade de vida nas grandes cidades. Este trabalho utiliza uma tecnologia adaptada dos telhados verdes para edificação popular (telhado de fibrocimento) muito comum no Brasil, com o objetivo de verificar uma espécie com potencial de geração de renda (visando o social) de ecossistema regionais como restinga, em edificação; analisar o crescimento e biomassa da espécie de restinga cultivada em telhados; e avaliar qualidades das mídias em função do plantio em análise de armazenamento (retenção) de água no solo. A partir da metodologia empregada na implantação dos telhados verdes em habitações populares, os resultados obtidos são desenvolvimento da espécie Ipomoea pes caprae Brasiliensis, em três tipos de mídias de crescimento e também eficiência dessas mídias no escoamento superficial. Observou-se retenção de 69,24L de água para o bagaço de cana de açúcar e 64,7L para a fibra de coco. E foi observado também um retardo da ocorrência do pico de até 14 minutos no telhado vegetado em relação ao telhado controle (convencional).

Ocorrência e distribuição espacial e temporal das larvas de anuros (Amphibia) em diferentes sistemas aquáticos da Ilha Grande (Rio de Janeiro)

Os girinos dos anuros podem ocorrer em inúmeros tipos de sistemas hídricos, desde ambientes relativamente simples e previsíveis, como na água acumulada em epífitas ou uma poça temporária, até hábitats aquáticos permanentes mais complexos, como os riachos. A interação entre os fatores ambientais bióticos e abióticos existentes nesses diferentes ambientes com os fatores históricos é essencial para explicar a estrutura das comunidades dessa fase de vida dos anuros. O entendimento sobre como estes fatores atuam e sua importância nos conduz a uma maior compreensão do que parece influenciar positivamente ou negativamente o estabelecimento dos girinos nos seus diferentes ambientes. Inicialmente, fornecemos uma discussão detalhada da importância desses fatores. Em seguida, avaliamos a estrutura da assembléia dos girinos e a sua estratégia de ocupação espacial e temporal em relação ao uso de diferentes sistemas aquáticos, temporários e permanentes (poças, terrenos alagados, riachos e ambientes artificiais) em uma área de Mata Atlântica na Ilha Grande (Rio de Janeiro). Posteriormente, propomos um experimento para avaliar como os girinos característicos de diferentes tipos de habitats hídricos respondem à condição adversa de ausência de água livre. Depois, é sugerida uma chave artificial de identificação para os girinos da Ilha Grande, com base nas espécies contempladas neste estudo. Por fim, apresentamos a descrição do girino de Proceratophrys tupinamba, provendo algumas informações sobre sua distribuição temporal e uso de microhabitats. Registramos girinos de 12 espécies de anuros, o que correspondeu a 71% dos anfíbios da Ilha Grande com larvas exotróficas em ambientes aquáticos. O espectro de habitats hídricos utilizados variou consistentemente entre as espécies. Girinos de Aplastodiscus eugenioi e Scinax trapicheiroi foram aqueles que utilizaram a maior quantia de tipos de habitats, ambos com cinco registros. A maioria das espécies teve suas maiores abundâncias em um ou dois tipos de corpos dágua onde ocorreu, portanto poucas destas espécies demonstram ter sido generalistas no uso de tipos de habitats aquáticos. A maior riqueza de espécies ocorreu em poças temporárias, em riachos intermitentes e no ambiente antropizado da calha artificial. Quando consideramos em termos de habitats hídricos, a maior riqueza ocorreu nas poças temporárias, nos riachos intermitentes, nos riachos permanentes e na calha artificial. Em nem todos os meses um determinado tipo de recurso hídrico manteve a sua riqueza máxima de girinos. Observamos que um mesmo tipo de sistema hídrico pode comportar espécies típicas de ambientes lênticos e outras adaptadas a ambientes lóticos, dependendo da estrutura em que o corpo dágua apresenta naquele período, como os riachos intermitentes, por exemplo. Entre os fatores abióticos medidos, o PH, o oxigênio dissolvido, a correnteza, a largura e a profundidade dos corpos dágua explicaram de forma mais importante a ocorrência e abundância das diferentes espécies de girinos. Portanto, consideramos que fatores ecológicos desempenham um importante papel na determinação da distribuição de girinos dentro e entre habitats que estes organismos ocupam. O experimento proposto mostrou que os tempos de sobrevivência entre as onze espécies contempladas e também entre os indivíduos de diferentes tamanhos em uma mesma espécie variaram consideravelmente. Isto é sugestivo de que estas espécies apresentam diferentes estratégias para tolerar uma condição de independência de água livre. Os fatores que pareceram mais influenciar negativamente na sobrevivência dos girinos foram: hábito nectônico, pequeno tamanho dos indivíduos, ocupação de ambientes lênticos e temporários e modo reprodutivo não-especializado. Alternativamente, os girinos com melhor desempenho em uma condição de independência de água livre foram de espécies de tamanho comparativamente grande ou médio, ocuparam preferencialmente ambientes lóticos e permanentes, apresentaram modos reprodutivos especializados e os hábitos dos girinos foram principalmente bentônicos. Neste contexto, pode se conjecturar que os girinos das espécies que utilizam ambientes permanentes sejam mais resistentes à condição de independência de água livre do que aquelas de habitats efêmeros. Considerando especial atenção para a biodiversidade dos anfíbios, a Ilha Grande apresenta uma elevada concentração de espécies endêmicas. Esta respeitável diversidade de anfíbios para a área estudada está relacionada com a cobertura vegetal de Mata Atlântica e a grande quantidade de corpos dágua na Ilha, tanto temporários quanto permanentes. A influência destas condições favoráveis para os anfíbios na região está demonstrada também na diversidade de modos reprodutivos, onde 13 dos 39 modos reprodutivos já descritos foram notados para os anfíbios da Ilha Grande. Este conjunto de fatores reafirma esta como uma das mais importantes áreas para a conservação da biodiversidade de anfíbios para o estado do Rio de Janeiro. Comparando a descrição do girino de Proceratophrys tupinamba com P. appendiculata, observamos algumas diferenças na proporção do corpo. Os girinos da espécie descrita foram mais abundantes durante a estação chuvosa (outubro-março), sendo esta distribuição positivamente relacionada com a precipitação média mensal. Os girinos são bentônicos e ocorrem mais frequentemente em porções de menor correnteza do riacho. Eles foram encontrados com maior freqüência expostos na areia, que também representou o microhabitat mais disponível entre aqueles no córrego estudado.

Distribuição e conservação de Lonchophylla bokermanni Sazima, Vizotto & Taddei 1978 (CHIROPTERA: Phyllostomidae)

Lonchophylla bokermanniSazima, Vizotto & Taddei, 1978 é uma espécie de morcego nectarívoro de médio porte endêmica do sudeste brasileiro. Pouco se sabe sobre sua biologia e distribuição geográfica, e por isso mesmo é classificada pela União para Conservação da Natureza (IUCN) como Deficiente de Dados. Está, no entanto, na lista brasileira da fauna ameaçada de extinção, sendo considerada Vulnerável por apresentar distribuição restrita, populações pequenas e isoladas, e estar vivenciando uma rápida destruição de seus habitats.Uma das mais importantes lacunas no conhecimento sobre L. bokermanni é o seu padrão de distribuição geográfica. Esta espécie possui uma distribuição disjunta, com uma forma na porção interior de sua distribuição, restrita aos arredores de sua localidade tipo, e uma forma com uma distribuição mais ampla, entre a Serra do Mar e o litoral. Existe a possibilidade de que a forma costeira possa corresponder a uma espécie ainda não descrita, visto que possui antebraços menores e algumas medidas cranianasdiferentes em relação a forma do interior.Nesta dissertação procuro gerar dados quantitativos mínimos necessários para determinar o status de conservação de L. bokermanni segundo os critérios da IUCN. Tendo em vista as incertezas taxonômicas, sempre que possível as análises foram feitas com três conjuntos de dados: i) todos os registros de ocorrência, assumindo que representam uma única espécie, ii) apenas com os dados da forma do interior, assumindo que representam L. bokermanni, e iii) apenas com os dados da forma costeira, assumindo que representam uma nova espécie. No primeiro capítulo foram identificadas áreas prioritárias para a busca de novas populações de L. bokermanni Essas áreas apresentam as condições climáticas e altitudinais típicas para a espécie, mantêm sua cobertura florestal, têm poucos inventários de quirópteros e estão fora da área de distribuição conhecida da espécie. O capítulo também apresenta o resultado da busca em campo por novas populações da espécie em três destas áreas prioritárias, ao sul da distribuição conhecida. No segundo capítulo a probabilidade de detecção e ocupação de Lonchophylla bokermanni foi modelada em escala regional e local, utilizando covariáveis ambientais e metodológicas que podem explicar os padrões encontrados. O grau de incerteza na distribuição conhecida da espécie foi avaliado, e estimou-se o esforço mínimo necessário para termos confiançana ausência da espécie em uma localidade. No terceiro capítulo a informação apresentada nos capítulos anteriores foi utilizada para determinar o status de conservação de L. bokermanni (segundo o critério de Extensão de Ocorrência da IUCN), discutir o estado atual de conhecimento sobre a espécie e as consequências de possíveis mudanças taxonômicas para seu status de conservação.

Comportamento e utilização do habitat em grupos de Callithrix sp. (Primates, Callithrichidae) no Instituto de Pesquisas do Jardim Botânico do Rio de Janeiro

As populações introduzidas de saguis preocupam biólogos e conservacionistas, por causa do seu potencial de ocupação de hábitat, hibridação com congêneres nativos, predação de representantes da fauna local, transmissão de doenças e competição com outras espécies. É necessário entendermos o que favorece essa flexibilidade na utilização do suporte e no padrão comportamental que possibilita que os saguis sobrevivam em ambientes florestais tão diversos e até mesmo em regiões muito alteradas e antropizadas, como as grandes metrópoles. Foram acompanhados indivíduos de Callithrix sp. no arboreto do JBRJ. O trabalho de campo foi feito entre agosto de 2012 e agosto de 2013 e acumulou 205 horas de observações e 400 horas de esforço amostral. O método de amostragem utilizado foi o Animal Focal, no qual apenas um indivíduo do grupo foi analisado por sessão amostral, de 3 minutos com 7 minutos de intervalo. A cada dez minutos, em uma nova sessão amostral, o foco era mudado para outro indivíduo do grupo. Adultos, subadultos e jovens foram observados. Os indivíduos de Callithrix sp. no JBRJ utilizam de forma diferenciada as categorias de utilização de habitat, com maior frequência a estratificação vertical inferior (entre 0 e 4,9m), suportes de diâmetro fino (até aproximadamente 14 cm de diâmetro), superfície média e inclinação horizontal (0 a 30), corroborando a outros estudos realizados que também verificaram estes padrões. Houve diferenças comportamentais dos indivíduos de Callithrix sp. no JBRJ entre as classes de machos e fêmeas adultos, subadultos e jovens. Os indivíduos machos realizaram com maior frequência todos os comportamentos. Resultados que contribuem para o conhecimento aprofundado sobre o comportamento desses primatas, no qual até então não tinham sido feitas comparações diretas entre as classes consideradas. Principalmente o resultado encontrado de que os machos são mais ativos que as demais classes, o que não é mencionado na literatura até o presente e favorece para compreendermos mais sobre essas espécies

Convivendo com a insuficiência cardíaca: uma análise do conhecimento como fator relevante para a qualidade de vida

Dados do Sistema Único de Saúde (SUS) houve em 2013 o registro de aproximadamente 252.560 mil internações por insuficiência cardíaca com o total de 24.580 mil óbitos (BRASIL, 2013). É uma doença crônica de grande impacto social, levando a incapacidade de realizar atividades mesmo comuns da vida diária e não se restringe a uma classe social. O objetivo geral é avaliar o impacto do conhecimento do paciente portador sobre a insuficiência cardíaca como fator importante para a manutenção da sua qualidade de vida. Os objetivos específicos: a) caracterizar a clientela atendida na Instituição Pública Universitária do Rio de Janeiro escolhida para a pesquisa; b) identificar o conhecimento por parte do portador sobre a síndrome insuficiência cardíaca; c) avaliar qualidade de vida dos pacientes portadores de Insuficiência Cardíaca atendidos na Unidade Hospitalar proposta. Projeto de acordo com a Resolução 466/2012, autorizado pelo Comitê de Ética e Pesquisa do cenário, via Plataforma Brasil. Sendo um estudo descritivo transversal com abordagem quantitativa dos dados, sendo o cenário uma Instituição Estadual Universitária do Rio de Janeiro e como sujeitos os pacientes em Unidades de Internação clínica e ambulatórios. Após os critérios para inclusão e exclusão, obteve-se a amostra totalizou 66, sendo 33 sujeitos Grupo A atendidos em Clínica de IC e 33 sujeitos atendidos nas demais unidades do hospital cenário. Os instrumentos de utilizados para a coleta o Minnesota Living with Heart Failure Questionnaire e o segundo instrumento. O que os pacientes sabem sobre a sua Insuficiência Cardíaca? Concluímos que a clientela analisada é idosa, apresentando idade média de 59,5 12,4 anos, há a predominância do sexo masculino com média de 62,1%, o nível de Instrução de 63,6% nível fundamental completo, ocupação 57,6% da amostra encontra-se aposentada e Índice de massa corporal 28,4%( 6,2) da amostra encontra-se na faixa de pré-obesos e suscetíveis a risco para comorbidades associadas. Quanto à análise de que conhecimento influencia na qualidade de vida, no entanto, não houve uma relação linear e verifica-se que o coeficiente de correlação de Spearman entre o conhecimento e a dimensão emocional se mostrou significativo, porém cabe ressaltar que os coeficientes de correlação não determinam a causa desta correlação.

O sagui-da-serra-escuro (Callithrix aurita) e os saguis invasores no Parque Nacional da Serra dos Órgãos, RJ, Brasil: distribuição espacial e estratégias de conservação

O sagui-da-serra-escuro (Callithrix aurita) (É.Geoffroy, 1812) é uma espécie endêmica da Mata Atlântica e ameaçada de extinção, considerada em perigo. Callithrix jacchus e C. penicillata são espécies invasoras no Estado do Rio de Janeiro, que competem com C. aurita pelos mesmos recursos, além de formarem híbridos. Nesse contexto, avaliamos a distribuição espacial das espécies de saguis (nativa e invasoras) no interior e entorno do Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO), RJ, Brasil, através do método de playback, entrevistas, e a modelagem de ocupação e detecção. Além disso, comparamos os dados de distribuição atual com os registros de ocorrência anteriores a esse estudo. Os resultados mostraram que a população de saguis nativos e invasores presentes no interior no parque possuem probabilidade de ocupação (0,20 e 0,22), detecção (0,22 e 0,26) e abundância (12,65 e 13,68 grupos) semelhantes. A ocupação de C. aurita está relacionada às áreas do parque mais afastadas da estrada e com menor interferência humana, provavelmente pelo efeito da elevada altitude nessas regiões. Enquanto que a ocupação dos saguis invasores está relacionada à proximidade dos limites do parque e a maior interferência humana, tanto em maiores altitudes quanto em menores. Registramos o processo de hibridação entre saguis nativos e invasores, e a formação de grupos mistos entre eles, em diversos pontos da região de Petrópolis, inclusive no interior do parque, evidenciando as consequências do processo de invasão. Concluímos que a população de Callithrix aurita no PARNASO é pequena, restrita a uma única região do parque, e parte dela possui contato com grupos de saguis invasores, ou está bem próxima deles. As espécies de saguis invasores ocorrem em alguns locais no interior do parque e por todo o seu entorno. Portanto, há uma pressão dos saguis invasores em direção ao interior do PARNASO. Diante deste processo de extinção local de uma espécie endêmica, ameaçada de extinção, e com uma restrita distribuição geográfica, alertamos para a urgente necessidade de iniciar um eficiente programa de manejo das espécies de saguis invasores, juntamente com a reintrodução de grupos de Callithrix aurita.

Comunidade de mamíferos de médio e grande porte em um mosaico de fitofisionomias na Mata Atlântica no estado do Espírito Santo, Brasil

A Mata Atlântica é considerada como um dos cinco hotspots mais diversos, sendo um conjunto complexo de ecossistemas que abriga uma parcela significativa da diversidade biológica do Brasil. O Estado do Espírito Santo, localizado na região Sudeste, possuía quase 90% de sua superfície coberta por Mata Atlântica, entretanto com o processo de colonização portuguesa, ocupação do território e industrialização, restou apenas 8% da cobertura florestal original. Com toda a informação existente acerca das espécies neotropicais de mamíferos de médio e grande porte ainda há muitas lacunas no nosso conhecimento. Nesse sentido, esta dissertação foi desenvolvida em quatro capítulos com o objetivo de realizar um levantamento de dados de riqueza, composição, abundância, densidade populacional, período de atividade, distribuição e uso do hábitat por espécies de mamíferos de médio e grande porte, da Reserva Natural Vale (RNV), norte do Espírito Santo. Espera-se que as informações aqui geradas possam contribuir com o incremento no conhecimento da ecologia dos mamíferos neotropicais, bem como fornecer informações desse grupo para subsidiar as políticas e ações ambientais que visem à conservação da biodiversidade. Para este estudo foi realizado amostragens mensais no período de abril de 2013 até junho de 2014 na RNV, através de armadilhamento fotográfico (39 armadilhas fotográficas) e também transecções lineares Os registros obtidos nas39 armadilhas fotográficas resultaram em um total de 7.020 dias de monitoramento. Foram observadas 23245 fotos de 26 espécies de mamíferos de médio e grande porte. Uma maior riqueza e frequência de registros ocorreram nas armadilhas estabelecidas na região norte da RNV. A distância do recurso hídrico estava positivamente relacionada com a composição de mamíferos e a quantidade de registros de caça no presente estudo teve um efeito marginalmente negativo na frequência de registros nas regiões oeste e sul, onde apresentaram uma maior incidência de caça. Nossos resultados mostram que essas espécies não estão distribuídas uniformemente dentro da reserva, com a ocupação das mesmas tendo sido afetada por quatro principais covariáveis: (1) distância entre árvores; (2) distância da estrada; (3) distância do recurso hídrico mais próximo e (4) densidade de lianas por hectare. A detectabilidade das espécies que são consideradas cinegéticas foi afetada pelo histórico de registros de caça. A maioria das espécies registradas que tiveram uma probabilidade de ocupação alta são raras ou até mesmo localmente extintas em outras áreas de domínio da Mata Atlântica. Adicionalmente nossos dados confirmam que a RNV abriga uma fauna de mamíferos de médio e grande porte rica, incluindo grandes herbívoros, dispersores de sementes e alguns carnívoros. Embora o estudo tenha sido realizado em apenas uma área, vale lembrar que a RNV, juntamente com a ReBio Sooretama, formam o maior bloco de área protegida dentro do estado do Espírito Santo e também um dos maiores blocos de Mata de Tabuleiro. Assim, para a conservação das espécies que habitam a RNV, é preciso considerar não apenas a reserva isolada, mas todo o bloco Linhares-Sooretama, uma vez que estão conectados permitirão o incremento populacional e as trocas genéticas entre as populações. Somente desse modo será aumentada a probabilidade de sobrevivência e manutenção das espécies em longo prazo, das espécies de mamíferos de médio e grande porte

Dynamical behavior of damped driven coupled single electron simple harmonic oscillators

Coherent coupling between a large number of qubits is the goal for scalable approaches to solid state quantum information processing. Prototype systems can be characterized by spectroscopic techniques. Here, we use pulsed-continuous wave microwave spectroscopy to study the behavior of electrons trapped at defects within the gate dielectric of a sol-gel-based high-k silicon MOSFET. Disorder leads to a wide distribution in trap properties, allowing more than 1000 traps to be individually addressed in a single transistor within the accessible frequency domain. Their dynamical behavior is explored by pulsing the microwave excitation over a range of times comparable to the phase coherence time and the lifetime of the electron in the trap. Trap occupancy is limited to a single electron, which can be manipulated by resonant microwave excitation and the resulting change in trap occupancy is detected by the change in the channel current of the transistor. The trap behavior is described by a classical damped driven simple harmonic oscillator model, with the phase coherence, lifetime and coupling strength parameters derived from a continuous wave (CW) measurement only. For pulse times shorter than the phase coherence time, the energy exchange between traps, due to the coupling, strongly modulates the observed drain current change. This effect could be exploited for 2-qubit gate operation. The very large number of resonances observed in this system would allow a complex multi-qubit quantum mechanical circuit to be realized by this mechanism using only a single transistor.

Potential tuning of porous silicon luminescence

Electrochemical investigations were conducted of the effect of potential on the luminescence of porous silico (PS). The use of liquid contacts allows the potential to be controlled during studies of the photoluminescence (PL) and electroluminescence (EI). The PL and EL of PS samples prepared from n-type substrates is considered. To obtain luminescence from such PS it is necessary to generate holes in the valence band. This is achieved by either photoexcitation or an electrochemical process involving the reduction of persulfate. This paper describes the investigations of the effect of potential on the PL and EL of PS. A mechanism of 'potential tuning' based on electron occupancy and Auger quenching is then proposed.