The use of erythrocytic and animal models in the study of protein phosphorylation

Phosphorylation processes are common post-transductional mechanisms, by which it is possible to modulate a number of metabolic pathways. Proteins are highly sensitive to phosphorylation, which governs many protein-protein interactions. The enzymatic activity of some protein tyrosine-kinases is under tyrosine-phosphorylation control, as well as several transmembrane anion-fluxes and cation exchanges. In addition, phosphorylation reactions are involved in intra and extra-cellular 'cross-talk' processes. Early studies adopted laboratory animals to study these little known phosphorylation processes. The main difficulty encountered with these animal techniques was obtaining sufficient kinase or phosphatase activity suitable for studying the enzymatic process. Large amounts of biological material from organs, such as the liver and spleen were necessary to conduct such work with protein kinases. Subsequent studies revealed the ubiquity and complexity of phosphorylation processes and techniques evolved from early rat studies to the adaptation of more rewarding in vitro models. These involved human erythrocytes, which are a convenient source both for the enzymes, we investigated and for their substrates. This preliminary work facilitated the development of more advanced phosphorylative models that are based on cell lines. © 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Comparison of Multivariate and Univariate Models for Genetic Evaluation of Milk Yield based on Test Day Data

2000 Mathematics Subject Classification: 62H12, 62P99

Potapov-Ginsburg Transformation and Functional Models of Non-Dissipative Operators

2000 Mathematics Subject Classification: Primary 47A20, 47A45; Secondary 47A48.

The effects of student -centered and traditional models of teaching on reading skills

A pre-test, post-test, quasi-experimental design was used to examine the effects of student-centered and traditional models of reading instruction on outcomes of literal comprehension and critical thinking skills. The sample for this study consisted of 101 adult students enrolled in a high-level developmental reading course at a large, urban community college in the Southeastern United States. The experimental group consisted of 48 students, and the control group consisted of 53 students. Students in the experimental group were limited in the time spent reading a course text of basic skills, with instructors using supplemental materials such as poems, news articles, and novels. Discussions, the reading-writing connection, and student choice in material selection were also part of the student-centered curriculum. Students in the control group relied heavily on a course text and vocabulary text for reading material, with great focus placed on basic skills. Activities consisted primarily of multiple-choice questioning and quizzes. The instrument used to collect pre-test data was Descriptive Tests of Language Skills in Reading Comprehension; post-test data were taken from the Florida College Basic Skills Exit Test. A MANCOVA was used as the statistical method to determine if either model of instruction led to significantly higher gains in literal comprehension skills or critical thinking skills. A paired samples t-test was also used to compare pre-test and post-test means. The results of the MANCOVA indicated no significant difference between instructional models on scores of literal comprehension and critical thinking. Neither was there any significant difference in scores between subgroups of age (under 25 and 25 and older) and language background (native English speaker and second-language learner). The results of the t-test indicated, however, that students taught under both instructional models made significant gains in on both literal comprehension and critical thinking skills from pre-test to post-test.

Experimental and Theoretical Models to Probe Mechanisms of Biological Charge Flow

Nature is challenged to move charge efficiently over many length scales. From sub-nm to μm distances, electron-transfer proteins orchestrate energy conversion, storage, and release both inside and outside the cell. Uncovering the detailed mechanisms of biological electron-transfer reactions, which are often coupled to bond-breaking and bond-making events, is essential to designing durable, artificial energy conversion systems that mimic the specificity and efficiency of their natural counterparts. Here, we use theoretical modeling of long-distance charge hopping (Chapter 3), synthetic donor-bridge-acceptor molecules (Chapters 4, 5, and 6), and de novo protein design (Chapters 5 and 6) to investigate general principles that govern light-driven and electrochemically driven electron-transfer reactions in biology. We show that fast, μm-distance charge hopping along bacterial nanowires requires closely packed charge carriers with low reorganization energies (Chapter 3); singlet excited-state electronic polarization of supermolecular electron donors can attenuate intersystem crossing yields to lower-energy, oppositely polarized, donor triplet states (Chapter 4); the effective static dielectric constant of a small (~100 residue) de novo designed 4-helical protein bundle can change upon phototriggering an electron transfer event in the protein interior, providing a means to slow the charge-recombination reaction (Chapter 5); and a tightly-packed de novo designed 4-helix protein bundle can drastically alter charge-transfer driving forces of photo-induced amino acid radical formation in the bundle interior, effectively turning off a light-driven oxidation reaction that occurs in organic solvent (Chapter 6). This work leverages unique insights gleaned from proteins designed from scratch that bind synthetic donor-bridge-acceptor molecules that can also be studied in organic solvents, opening new avenues of exploration into the factors critical for protein control of charge flow in biology.

A reconciliation of empirical and mechanistic models of the air-sea gas transfer velocity

Models of the air-sea transfer velocity of gases may be either empirical or mechanistic. Extrapolations of empirical models to an unmeasured gas or to another water temperature can be erroneous if the basis of that extrapolation is flawed. This issue is readily demonstrated for the most well-known empirical gas transfer velocity models where the influence of bubble-mediated transfer, which can vary between gases, is not explicitly accounted for. Mechanistic models are hindered by an incomplete knowledge of the mechanisms of air-sea gas transfer. We describe a hybrid model that incorporates a simple mechanistic view—strictly enforcing a distinction between direct and bubble-mediated transfer—but also uses parameterizations based on data from eddy flux measurements of dimethyl sulphide (DMS) to calibrate the model together with dual tracer results to evaluate the model. This model underpins simple algorithms that can be easily applied within schemes to calculate local, regional, or global air-sea fluxes of gases.

A reconciliation of empirical and mechanistic models of the air-sea gas transfer velocity

Models of the air-sea transfer velocity of gases may be either empirical or mechanistic. Extrapolations of empirical models to an unmeasured gas or to another water temperature can be erroneous if the basis of that extrapolation is flawed. This issue is readily demonstrated for the most well-known empirical gas transfer velocity models where the influence of bubble-mediated transfer, which can vary between gases, is not explicitly accounted for. Mechanistic models are hindered by an incomplete knowledge of the mechanisms of air-sea gas transfer. We describe a hybrid model that incorporates a simple mechanistic view—strictly enforcing a distinction between direct and bubble-mediated transfer—but also uses parameterizations based on data from eddy flux measurements of dimethyl sulphide (DMS) to calibrate the model together with dual tracer results to evaluate the model. This model underpins simple algorithms that can be easily applied within schemes to calculate local, regional, or global air-sea fluxes of gases.

Time-Dependent Deformation of Non-Composite and Composite Sand-Lightweight Prestressed Concrete Structures, Phase 1, HR-137, 1969

Presented in this report is an investigation of the use of "sand-lightweight" concrete in prestressed concrete structures. The sand-lightweight concrete consists of 100% sand substitution for fines, along with Idealite coarse and medium lightweight aggregate and Type I Portland Cement.

Modelling and estimating models of physician labour supply and productivity

Ma thèse s’intéresse aux politiques de santé conçues pour encourager l’offre de services de santé. L’accessibilité aux services de santé est un problème majeur qui mine le système de santé de la plupart des pays industrialisés. Au Québec, le temps médian d’attente entre une recommandation du médecin généraliste et un rendez-vous avec un médecin spécialiste était de 7,3 semaines en 2012, contre 2,9 semaines en 1993, et ceci malgré l’augmentation du nombre de médecins sur cette même période. Pour les décideurs politiques observant l’augmentation du temps d’attente pour des soins de santé, il est important de comprendre la structure de l’offre de travail des médecins et comment celle-ci affecte l’offre des services de santé. Dans ce contexte, je considère deux principales politiques. En premier lieu, j’estime comment les médecins réagissent aux incitatifs monétaires et j’utilise les paramètres estimés pour examiner comment les politiques de compensation peuvent être utilisées pour déterminer l’offre de services de santé de court terme. En second lieu, j’examine comment la productivité des médecins est affectée par leur expérience, à travers le mécanisme du "learning-by-doing", et j’utilise les paramètres estimés pour trouver le nombre de médecins inexpérimentés que l’on doit recruter pour remplacer un médecin expérimenté qui va à la retraite afin de garder l’offre des services de santé constant. Ma thèse développe et applique des méthodes économique et statistique afin de mesurer la réaction des médecins face aux incitatifs monétaires et estimer leur profil de productivité (en mesurant la variation de la productivité des médecins tout le long de leur carrière) en utilisant à la fois des données de panel sur les médecins québécois, provenant d’enquêtes et de l’administration. Les données contiennent des informations sur l’offre de travail de chaque médecin, les différents types de services offerts ainsi que leurs prix. Ces données couvrent une période pendant laquelle le gouvernement du Québec a changé les prix relatifs des services de santé. J’ai utilisé une approche basée sur la modélisation pour développer et estimer un modèle structurel d’offre de travail en permettant au médecin d’être multitâche. Dans mon modèle les médecins choisissent le nombre d’heures travaillées ainsi que l’allocation de ces heures à travers les différents services offerts, de plus les prix des services leurs sont imposés par le gouvernement. Le modèle génère une équation de revenu qui dépend des heures travaillées et d’un indice de prix représentant le rendement marginal des heures travaillées lorsque celles-ci sont allouées de façon optimale à travers les différents services. L’indice de prix dépend des prix des services offerts et des paramètres de la technologie de production des services qui déterminent comment les médecins réagissent aux changements des prix relatifs. J’ai appliqué le modèle aux données de panel sur la rémunération des médecins au Québec fusionnées à celles sur l’utilisation du temps de ces mêmes médecins. J’utilise le modèle pour examiner deux dimensions de l’offre des services de santé. En premierlieu, j’analyse l’utilisation des incitatifs monétaires pour amener les médecins à modifier leur production des différents services. Bien que les études antérieures ont souvent cherché à comparer le comportement des médecins à travers les différents systèmes de compensation,il y a relativement peu d’informations sur comment les médecins réagissent aux changementsdes prix des services de santé. Des débats actuels dans les milieux de politiques de santé au Canada se sont intéressés à l’importance des effets de revenu dans la détermination de la réponse des médecins face à l’augmentation des prix des services de santé. Mon travail contribue à alimenter ce débat en identifiant et en estimant les effets de substitution et de revenu résultant des changements des prix relatifs des services de santé. En second lieu, j’analyse comment l’expérience affecte la productivité des médecins. Cela a une importante implication sur le recrutement des médecins afin de satisfaire la demande croissante due à une population vieillissante, en particulier lorsque les médecins les plus expérimentés (les plus productifs) vont à la retraite. Dans le premier essai, j’ai estimé la fonction de revenu conditionnellement aux heures travaillées, en utilisant la méthode des variables instrumentales afin de contrôler pour une éventuelle endogeneité des heures travaillées. Comme instruments j’ai utilisé les variables indicatrices des âges des médecins, le taux marginal de taxation, le rendement sur le marché boursier, le carré et le cube de ce rendement. Je montre que cela donne la borne inférieure de l’élasticité-prix direct, permettant ainsi de tester si les médecins réagissent aux incitatifs monétaires. Les résultats montrent que les bornes inférieures des élasticités-prix de l’offre de services sont significativement positives, suggérant que les médecins répondent aux incitatifs. Un changement des prix relatifs conduit les médecins à allouer plus d’heures de travail au service dont le prix a augmenté. Dans le deuxième essai, j’estime le modèle en entier, de façon inconditionnelle aux heures travaillées, en analysant les variations des heures travaillées par les médecins, le volume des services offerts et le revenu des médecins. Pour ce faire, j’ai utilisé l’estimateur de la méthode des moments simulés. Les résultats montrent que les élasticités-prix direct de substitution sont élevées et significativement positives, représentant une tendance des médecins à accroitre le volume du service dont le prix a connu la plus forte augmentation. Les élasticitésprix croisées de substitution sont également élevées mais négatives. Par ailleurs, il existe un effet de revenu associé à l’augmentation des tarifs. J’ai utilisé les paramètres estimés du modèle structurel pour simuler une hausse générale de prix des services de 32%. Les résultats montrent que les médecins devraient réduire le nombre total d’heures travaillées (élasticité moyenne de -0,02) ainsi que les heures cliniques travaillées (élasticité moyenne de -0.07). Ils devraient aussi réduire le volume de services offerts (élasticité moyenne de -0.05). Troisièmement, j’ai exploité le lien naturel existant entre le revenu d’un médecin payé à l’acte et sa productivité afin d’établir le profil de productivité des médecins. Pour ce faire, j’ai modifié la spécification du modèle pour prendre en compte la relation entre la productivité d’un médecin et son expérience. J’estime l’équation de revenu en utilisant des données de panel asymétrique et en corrigeant le caractère non-aléatoire des observations manquantes à l’aide d’un modèle de sélection. Les résultats suggèrent que le profil de productivité est une fonction croissante et concave de l’expérience. Par ailleurs, ce profil est robuste à l’utilisation de l’expérience effective (la quantité de service produit) comme variable de contrôle et aussi à la suppression d’hypothèse paramétrique. De plus, si l’expérience du médecin augmente d’une année, il augmente la production de services de 1003 dollar CAN. J’ai utilisé les paramètres estimés du modèle pour calculer le ratio de remplacement : le nombre de médecins inexpérimentés qu’il faut pour remplacer un médecin expérimenté. Ce ratio de remplacement est de 1,2.

Essays on Machine Learning and Hedonic Models

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Monitoring Infection Risk for Air and Soil Borne Fungal Plant Pathogens using Antibody and DNA Techniques and Mathematical Models describing Environmental Parameters

Economic losses resulting from disease development can be reduced by accurate and early detection of plant pathogens. Early detection can provide the grower with useful information on optimal crop rotation patterns, varietal selections, appropriate control measures, harvest date and post harvest handling. Classical methods for the isolation of pathogens are commonly used only after disease symptoms. This frequently results in a delay in application of control measures at potentially important periods in crop production. This paper describes the application of both antibody and DNA based systems to monitor infection risk of air and soil borne fungal pathogens and the use of this information with mathematical models describing risk of disease associated with environmental parameters.

Efficient Secure Computation for Real-world Settings and Security Models

Secure computation involves multiple parties computing a common function while keeping their inputs private, and is a growing field of cryptography due to its potential for maintaining privacy guarantees in real-world applications. However, current secure computation protocols are not yet efficient enough to be used in practice. We argue that this is due to much of the research effort being focused on generality rather than specificity. Namely, current research tends to focus on constructing and improving protocols for the strongest notions of security or for an arbitrary number of parties. However, in real-world deployments, these security notions are often too strong, or the number of parties running a protocol would be smaller. In this thesis we make several steps towards bridging the efficiency gap of secure computation by focusing on constructing efficient protocols for specific real-world settings and security models. In particular, we make the following four contributions: - We show an efficient (when amortized over multiple runs) maliciously secure two-party secure computation (2PC) protocol in the multiple-execution setting, where the same function is computed multiple times by the same pair of parties. - We improve the efficiency of 2PC protocols in the publicly verifiable covert security model, where a party can cheat with some probability but if it gets caught then the honest party obtains a certificate proving that the given party cheated. - We show how to optimize existing 2PC protocols when the function to be computed includes predicate checks on its inputs. - We demonstrate an efficient maliciously secure protocol in the three-party setting.