Identification and characterization of periplasmic proteins implicated in the adaptation of Helicobacter pylori to the human gastric niche

Helicobacter pylori è un batterio Gram-negativo in grado di colonizzare la mucosa gastrica umana e persistere per l'intero arco della vita dell'ospite. E' associato a patologie gastrointestinali, quali gastrite cronica, ulcere gastriche e duodenali, adenocarcinomi e linfomi gastrici. Si tratta di uno dei patogeni più diffusi, presente in circa metà della popolazione mondiale, e il solo che si è adattato a vivere nell'ambiente ostile dello stomaco umano. Molteplici sono i fattori di virulenza che permettono al batterio la colonizzazione della nicchia gastrica e contribuiscono, anche attraverso l' induzione di una risposta infiammatoria, a profonde modificazioni dell' omeostasi gastrica. Queste ultime si associano, ad esempio, all'iperproduzione di fattori proinfiammatori, ad alterazioni sia della regolazione della secrezione acida gastrica sia del ciclo cellulare e della morte cellulare programmata (apoptosi) delle cellule epiteliali gastriche, a disordini nel metabolismo del ferro e a carenze di elementi essenziali. Studi sulla diversità genetica di H. pylori osservata in ceppi isolati da varie regioni del mondo, dimostrano che tale batterio ha avuto una coevoluzione col genere umano attraverso la storia, ed è verosimile che H. pylori sia stato un costituente del microbiota gastrico per almeno 50.000 anni. Scopo della tesi è stato quello di identificare e caratterizzare proteine importanti per la colonizzazione e l'adattamento di H. pylori alla nicchia gastrica. In particolare gli sforzi si sono concentrati su due proteine periplasmatiche, la prima coinvolta nella difesa antiossidante (l'enzima catalasi-like, HP0485), e la seconda nel trasporto di nutrienti presenti nell'ambiente dello stomaco all'interno della cellula (la componente solubile di un ABC transporter, HP0298). La strategia utilizzata prevede un'analisi bioinformatica preliminare, l'ottenimento del gene per amplificazione, mediante PCR, dal genoma dell'organismo, la costruzione di un vettore per il clonaggio, l'espressione eterologa in E. coli e la successiva purificazione. La proteina così ottenuta viene caratterizzata mediante diverse tecniche, quali spettroscopia UV, dicroismo circolare, gel filtrazione analitica, spettrometria di massa. Il capitolo 1 contiene un'introduzione generale sul batterio, il capitolo 2 e il capitolo 3 descrivono gli studi relativi alle due proteine e sono entrambi suddivisi in un abstract iniziale, un'introduzione, la presentazione dei risultati, la discussione di questi ultimi, i materiali e i metodi utilizzati. La catalasi-like (HP0485) è una proteina periplasmatica con struttura monomerica, appartenente ad una famiglia di enzimi a funzione per la maggior parte sconosciuta, ma evolutivamente correlati alla ben nota catalasi, attore fondamentale nella difesa di H. pylori, grazie alla sua azione specifica di rimozione dell'acqua ossigenata. HP0485, pur conservando il fold catalasico e il legame al cofattore eme, non può compiere la reazione di dismutazione dell'acqua ossigenata; possiede invece un'attività perossidasica ad ampio spettro, essendo in grado di accoppiare la riduzione del perossido di idrogeno all'ossidazione di diversi substrati. Come la catalasi, lavora ad alte concentrazioni di aqua ossigenata e non arriva a saturazione a concentrazioni molto elevate di questo substrato (200 mM); la velocità di reazione catalizzata rimane lineare anche a questi valori, aspetto che la differenzia dalle perossidasi che vengono in genere inattivate da concentrazioni di perossido di idrogeno superiori a 10-50 mM. Queste caratteristiche di versatilità e robustezza suggeriscono che la catalasi-like abbia un ruolo di scavenger dell'acqua ossigenata e probabilmente anche un'altra funzione connessa al suo secondo substrato, ossia l'ossidazione di composti nello spazio periplasmatico cellulare. Oltre alla caratterizzazione dell'attività è descritta anche la presenza di un ponte disolfuro, conservato nelle catalasi-like periplasmatiche, con un ruolo nell'assemblaggio dell'eme per ottenere un enzima attivo e funzionale. La proteina periplasmatica HP0298, componente di un sistema di trasporto ABC, è classificata come trasportatore di dipeptidi e appartiene a una famiglia di proteine in grado di legare diversi substrati, tra cui di- e oligopeptidi, nichel, eme, glutatione. Benchè tutte associate a trasportatori di membrana batterici, queste proteine presentano un dominio di legame al substrato che risulta essere conservato nei domini extracellulari di recettori specifici di mammifero e uomo. Un esempio sono i recettori ionotropici e metabotropici del sistema nervoso. Per caratterizzare questa proteina è stato messo a punto un protocollo di ligand-fishing accoppiato alla spettrometria di massa. La proteina purificata, avente un tag di istidine, è stata incubata con un estratto cellulare di H. pylori per poter interagire con il suo substrato specifico all'interno dell'ambiente naturale in cui avviene il legame. Il complesso proteina-ligando è stato poi purificato per cromatografia di affinità e analizzato mediante HPLC-MS. L'identificazione dei picchi differenziali tra campioni con la proteina e 5 campioni di controllo ha portato alla caratterizzazione di pentapeptidi particolarmente ricchi in aminoacidi idrofobici e con almeno un residuo carico negativamente. Considerando che H. pylori necessita di alcuni aminoacidi essenziali, per la maggior parte idrofobici, e che lo stomaco umano è particolarmente ricco di peptidi prodotti dalla digestione delle proteine introdotte con il cibo, il ruolo fisiologico di HP0298 potrebbe essere l'internalizzazione di peptidi, con caratteristiche specifiche di lunghezza e composizione, che sono naturalmente presenti nella nicchia gastrica.

An application of fuzzy logic for hardware/software partitioning in embedded systems

Hardware/Software partitioning (HSP) is a key task for embedded system co-design. The main goal of this task is to decide which components of an application are to be executed in a general purpose processor (software) and which ones, on a specific hardware, taking into account a set of restrictions expressed by metrics. In last years, several approaches have been proposed for solving the HSP problem, directed by metaheuristic algorithms. However, due to diversity of models and metrics used, the choice of the best suited algorithm is an open problem yet. This article presents the results of applying a fuzzy approach to the HSP problem. This approach is more flexible than many others due to the fact that it is possible to accept quite good solutions or to reject other ones which do not seem good. In this work we compare six metaheuristic algorithms: Random Search, Tabu Search, Simulated Annealing, Hill Climbing, Genetic Algorithm and Evolutionary Strategy. The presented model is aimed to simultaneously minimize the hardware area and the execution time. The obtained results show that Restart Hill Climbing is the best performing algorithm in most cases.

Dynamic partitioning in the array language OL/2 /

"January, 1971."

Knowledge acquisition through conceptual clustering : a theoretical framework and an algorithm for partitioning data into conjunctive concepts /

"May 1980."

Tile Panel in the form of an Architectural Niche

Hasan ibn 'Ali ibn Ahmad Babavaih; 4 ft. 1/2 in.x 1 ft. 11 1/2 in.; stonepaste, modeled; inglaze painted in blue, luster-painted on on opaque white glaze

Components of variance method and partitioning method of genetic analysis applied to weight per fruit of tomato hybrid and parental populations /

Includes bibliographical references (p. 56-57).

Quantitative prediction of phase diagrams for polymer partitioning in aqueous two-phase systems

Published polymer distribution data for aqueous poly(ethylene glycol)/dextran mixtures have been reassessed to illustrate the feasibility of their quantitative characterization in terms of the Flory-Huggins theory of polymer thermodynamics. Phase diagrams predicted by this characterization procedure provide better descriptions of the experimental data than those based on an earlier, oversimplified treatment in similar terms. (C) 2003 Wiley Periodicals, Inc.

Nutrient partitioning during treatment of tuberculosis: gain in body fat mass but not in protein mass

Background: Tuberculosis is an important cause of wasting. The functional consequences of wasting and recovery may depend on the distribution of lost and gained nutrient stores between protein and fat masses. Objective: The goal was to study nutrient partitioning, ie, the proportion of weight change attributable to changes in fat mass (FM) versus protein mass (PM), during anti mycobacterial treatment. Design: Body-composition measures were made of 21 men and 9 women with pulmonary tuberculosis at baseline and after 1 and 6 mo of treatment. All subjects underwent dual-energy X-ray absorptiometry and deuterium bromide dilution tests, and a four-compartment model of FM, total body water (TBW), bone minerals (BM), and PM was derived. The ratio of PM to FM at any time was expressed as the energy content (p-ratio). Changes in the p-ratio were related to disease severity as measured by radiologic criteria. Results: Patients gained 10% in body weight (P < 0.001) from baseline to month 6. This was mainly due to a 44% gain in FM (P < 0.001); PM, BM, and TBW did not change significantly. Results were similar in men and women. The p-ratio decreased from baseline to month 1 and then fell further by month 6. Radiologic disease severity was not correlated with changes in the p-ratio. Conclusions: Microbiological cure of tuberculosis does not restore PM within 6 mo, despite a strong anabolic response. Change in the p-ratio is a suitable parameter for use in studying the effect of disease on body composition because it allows transformation of such effects into a normal distribution across a wide range of baseline proportion between fat and protein mass.

Electron transfer in acetohydroxy acid synthase as a side reaction of catalysis. implications for the reactivity and partitioning of the carbanion/enamine form of (alpha-hydroxyethyl)thiamin diphosphate in a "nonredox" flavoenzyme

Acetohydroxy acid synthases (AHAS) are thiamin diphosphate- (ThDP-) and FAD-dependent enzymes that catalyze the first common step of branched-chain amino acid biosynthesis in plants, bacteria, and fungi. Although the flavin cofactor is not chemically involved in the physiological reaction of AHAS, it has been shown to be essential for the structural integrity and activity of the enzyme. Here, we report that the enzyme-bound FAD in AHAS is reduced in the course of catalysis in a side reaction. The reduction of the enzyme-bound flavin during turnover of different substrates under aerobic and anaerobic conditions was characterized by stopped-flow kinetics using the intrinsic FAD absorbance. Reduction of enzyme-bound FAD proceeds with a net rate constant of k' = 0.2 s(-1) in the presence of oxygen and approximately 1 s(-1) under anaerobic conditions. No transient flavin radicals are detectable during the reduction process while time-resolved absorbance spectra are recorded. Reconstitution of the binary enzyme-FAD complex with the chemically synthesized intermediate 2-(hydroxyethyl)-ThDP also results in a reduction of the flavin. These data provide evidence for the first time that the key catalytic intermediate 2-(hydroxyethyl)ThDP in the carbanionic/enamine form is not only subject to covalent addition of 2-keto acids and an oxygenase side reaction but also transfers electrons to the adjacent FAD in an intramolecular redox reaction yielding 2-acetyl-ThDP and reduced FAD. The detection of the electron transfer supports the idea of a common ancestor of acetohydroxy acid synthase and pyruvate oxidase, a homologous ThDP- and FAD-dependent enzyme that, in contrast to AHASs, catalyzes a reaction that relies on intercofactor electron transfer.

Partitioning of respiration between the gills and air-breathing organ in response to aquatic hypoxia and exercise in the Pacific tarpon, Megalops cyprinoides

The evolution of air-breathing organs (ABOs) is associated not only with hypoxic environments but also with activity. This investigation examines the effects of hypoxia and exercise on the partitioning of aquatic and aerial oxygen uptake in the Pacific tarpon. The two-species cosmopolitan genus Megalops is unique among teleosts in using swim bladder ABOs in the pelagic marine environment. Small fish ( 58 - 620 g) were swum at two sustainable speeds in a circulating flume respirometer in which dissolved oxygen was controlled. For fish swimming at 0.11 m s(-1) in normoxia (Po-2 = 21 kPa), there was practically no air breathing, and gill oxygen uptake was 1.53 mL kg(-0.67) min(-1). Air breathing occurred at 0.5 breaths min(-1) in hypoxia ( 8 kPa) at this speed, when the gills and ABOs accounted for 0.71 and 0.57 mL kg(-0.67) min(-1), respectively. At 0.22 m s(-1) in normoxia, breathing occurred at 0.1 breaths min(-1), and gill and ABO oxygen uptake were 2.08 and 0.08 mL kg(-0.67) min(-1), respectively. In hypoxia and 0.22 m s(-1), breathing increased to 0.6 breaths min(-1), and gill and ABO oxygen uptake were 1.39 and 1.28 mL kg(-0.67) min(-1), respectively. Aquatic hypoxia was therefore the primary stimulus for air breathing under the limited conditions of this study, but exercise augmented oxygen uptake by the ABOs, particularly in hypoxic water.