994 resultados para integration pattern
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Recently, the introduction of second generation sequencing and further advance-ments in confocal microscopy have enabled system-level studies for the functional characterization of genes. The degree of complexity intrinsic to these approaches needs the development of bioinformatics methodologies and computational models for extracting meaningful biological knowledge from the enormous amount of experi¬mental data which is continuously generated. This PhD thesis presents several novel bioinformatics methods and computational models to address specific biological questions in Plant Biology by using the plant Arabidopsis thaliana as a model system. First, a spatio-temporal qualitative analysis of quantitative transcript and protein profiles is applied to show the role of the BREVIS RADIX (BRX) protein in the auxin- cytokinin crosstalk for root meristem growth. Core of this PhD work is the functional characterization of the interplay between the BRX protein and the plant hormone auxin in the root meristem by using a computational model based on experimental evidence. Hyphotesis generated by the modelled to the discovery of a differential endocytosis pattern in the root meristem that splits the auxin transcriptional response via the plasma membrane to nucleus partitioning of BRX. This positional information system creates an auxin transcriptional pattern that deviates from the canonical auxin response and is necessary to sustain the expression of a subset of BRX-dependent auxin-responsive genes to drive root meristem growth. In the second part of this PhD thesis, we characterized the genome-wide impact of large scale deletions on four divergent Arabidopsis natural strains, through the integration of Ultra-High Throughput Sequencing data with data from genomic hybridizations on tiling arrays. Analysis of the identified deletions revealed a considerable portion of protein coding genes affected and supported a history of genomic rearrangements shaped by evolution. In the last part of the thesis, we showed that VIP3 gene in Arabidopsis has an evo-lutionary conserved role in the 3' to 5' mRNA degradation machinery, by applying a novel approach for the analysis of mRNA-Seq data from random-primed mRNA. Altogether, this PhD research contains major advancements in the study of natural genomic variation in plants and in the application of computational morphodynamics models for the functional characterization of biological pathways essential for the plant. - Récemment, l'introduction du séquençage de seconde génération et les avancées dans la microscopie confocale ont permis des études à l'échelle des différents systèmes cellulaires pour la caractérisation fonctionnelle de gènes. Le degrés de complexité intrinsèque à ces approches ont requis le développement de méthodologies bioinformatiques et de modèles mathématiques afin d'extraire de la masse de données expérimentale générée, des information biologiques significatives. Ce doctorat présente à la fois des méthodes bioinformatiques originales et des modèles mathématiques pour répondre à certaines questions spécifiques de Biologie Végétale en utilisant la plante Arabidopsis thaliana comme modèle. Premièrement, une analyse qualitative spatio-temporelle de profiles quantitatifs de transcripts et de protéines est utilisée pour montrer le rôle de la protéine BREVIS RADIX (BRX) dans le dialogue entre l'auxine et les cytokinines, des phytohormones, dans la croissance du méristème racinaire. Le noyau de ce travail de thèse est la caractérisation fonctionnelle de l'interaction entre la protéine BRX et la phytohormone auxine dans le méristème de la racine en utilisant des modèles informatiques basés sur des preuves expérimentales. Les hypothèses produites par le modèle ont mené à la découverte d'un schéma différentiel d'endocytose dans le méristème racinaire qui divise la réponse transcriptionnelle à l'auxine par le partitionnement de BRX de la membrane plasmique au noyau de la cellule. Cette information positionnelle crée une réponse transcriptionnelle à l'auxine qui dévie de la réponse canonique à l'auxine et est nécessaire pour soutenir l'expression d'un sous ensemble de gènes répondant à l'auxine et dépendant de BRX pour conduire la croissance du méristème. Dans la seconde partie de cette thèse de doctorat, nous avons caractérisé l'impact sur l'ensemble du génome des délétions à grande échelle sur quatre souches divergentes naturelles d'Arabidopsis, à travers l'intégration du séquençage à ultra-haut-débit avec l'hybridation génomique sur puces ADN. L'analyse des délétions identifiées a révélé qu'une proportion considérable de gènes codant était affectée, supportant l'idée d'un historique de réarrangement génomique modelé durant l'évolution. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons montré que le gène VÏP3 dans Arabidopsis a conservé un rôle évolutif dans la machinerie de dégradation des ARNm dans le sens 3' à 5', en appliquant une nouvelle approche pour l'analyse des données de séquençage d'ARNm issue de transcripts amplifiés aléatoirement. Dans son ensemble, cette recherche de doctorat contient des avancées majeures dans l'étude des variations génomiques naturelles des plantes et dans l'application de modèles morphodynamiques informatiques pour la caractérisation de réseaux biologiques essentiels à la plante. - Le développement des plantes est écrit dans leurs codes génétiques. Pour comprendre comment les plantes sont capables de s'adapter aux changements environnementaux, il est essentiel d'étudier comment leurs gènes gouvernent leur formation. Plus nous essayons de comprendre le fonctionnement d'une plante, plus nous réalisons la complexité des mécanismes biologiques, à tel point que l'utilisation d'outils et de modèles mathématiques devient indispensable. Dans ce travail, avec l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thalicinci nous avons résolu des problèmes biologiques spécifiques à travers le développement et l'application de méthodes informatiques concrètes. Dans un premier temps, nous avons investigué comment le gène BREVIS RADIX (BRX) régule le développement de la racine en contrôlant la réponse à deux hormones : l'auxine et la cytokinine. Nous avons employé une analyse statistique sur des mesures quantitatives de transcripts et de produits de gènes afin de démontrer que BRX joue un rôle antagonisant dans le dialogue entre ces deux hormones. Lorsque ce-dialogue moléculaire est perturbé, la racine primaire voit sa longueur dramatiquement réduite. Pour comprendre comment BRX répond à l'auxine, nous avons développé un modèle informatique basé sur des résultats expérimentaux. Les simulations successives ont mené à la découverte d'un signal positionnel qui contrôle la réponse de la racine à l'auxine par la régulation du mouvement intracellulaire de BRX. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons analysé le génome entier de quatre souches naturelles d'Arabidopsis et nous avons trouvé qu'une grande partie de leurs gènes étaient manquant par rapport à la souche de référence. Ce résultat indique que l'historique des modifications génomiques conduites par l'évolution détermine une disponibilité différentielle des gènes fonctionnels dans ces plantes. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons analysé les données du transcriptome de la plante où le gène VIP3 était non fonctionnel. Ceci nous a permis de découvrir le rôle double de VIP3 dans la régulation de l'initiation de la transcription et dans la dégradation des transcripts. Ce rôle double n'avait jusqu'alors été démontrée que chez l'homme. Ce travail de doctorat supporte le développement et l'application de méthodologies informatiques comme outils inestimables pour résoudre la complexité des problèmes biologiques dans la recherche végétale. L'intégration de la biologie végétale et l'informatique est devenue de plus en plus importante pour l'avancée de nos connaissances sur le fonctionnement et le développement des plantes.
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OBJECTIVE: To assess the impact of nonuniform dose distribution within lesions and tumor-involved organs of patients receiving Zevalin, and to discuss possible implications of equivalent uniform biological effective doses (EU-BED) on treatment efficacy and toxicity. MATLAB? -based software for voxel-based dosimetry was adopted for this purpose. METHODS: Eleven lesions from seven patients with either indolent or aggressive non-Hodgkin lymphoma were analyzed, along with four organs with disease. Absorbed doses were estimated by a direct integration of single-voxel kinetic data from serial tomographic images. After proper corrections, differential BED distributions and surviving cell fractions were estimated, allowing for the calculation of EU-BED. To quantify dose uniformity in each target area, a heterogeneity index was defined. RESULTS: Average doses were below those prescribed by conventional radiotherapy to eradicate lymphoma lesions. Dose heterogeneity and effect on tumor control varied among lesions, with no apparent relation to tumor mass. Although radiation doses to involved organs were safe, unexpected liver toxicity occurred in one patient who presented with a pattern of diffuse infiltration. CONCLUSION: Voxel-based dosimetry and radiobiologic modeling can be successfully applied to lesions and tumor-involved organs, representing a methodological advance over estimation of mean absorbed doses. However, effects on tumor control and organ toxicity still cannot be easily predicted.
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Integration of kDNA sequences within the genome of the host cell shown by PCR amplification with primers to the conserved Trypanosoma cruzi kDNA minicircle sequence was confirmed by Southern hybridization with specific probes. The cells containing the integrated kDNA sequences were then perpetuated as transfected macrophage subclonal lines. The kDNA transfected macrophages expressed membrane antigens that were recognized by antibodies in a panel of sera from ten patients with chronic Chagas disease. These antigens barely expressed in the membrane of uninfected, control macrophage clonal lines were recognized neither by factors in the control, non-chagasic subjects nor in the chagasic sera. This finding suggests the presence of an autoimmune antibody in the chagasic sera that recognizes auto-antigens in the membrane of T. cruzi kDNA transfected macrophage subclonal lines.
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In a field collection performed at Pan de Azúcar Island in Northern Chile, 95 specimens representing all instars of Mepraia spinolai were collected. The intestinal contents of 55 specimens were examined for Trypanosoma cruzi infection and were found to be negative. This is the first record of an insular habitat for M. spinolai, where the insects had fed mainly on seabirds (78%), some on marine mammals (5%), and some on reptiles (7%).
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Combination antiretroviral therapy has dramatically decreased the incidence of HIV-related mortality and serious opportunistic diseases, among which is HIV- associated dementia. However, minor forms of cognitive dysfunction have not disappeared and may even have increased in frequency. Aging of HIV+ patients, insufficient penetration of antiretroviral drugs into the brain with continuous low- grade viral production and inflammation may play a role. A putative neurotoxicity of combination antiretroviral therapy is controversial. In this article, we will discuss these aspects, as well as clinical and pathophysiological features shared by HIV-associated neurocognitive disorders and other neurodegenerative diseases, especially Alzheimer's disease. This article will briefly summarize the current clinical trials on neuroprotective agents, and the management of patients with neurocognitive disorders will be discussed
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Des progrès significatifs ont été réalisés dans le domaine de l'intégration quantitative des données géophysique et hydrologique l'échelle locale. Cependant, l'extension à de plus grandes échelles des approches correspondantes constitue encore un défi majeur. Il est néanmoins extrêmement important de relever ce défi pour développer des modèles fiables de flux des eaux souterraines et de transport de contaminant. Pour résoudre ce problème, j'ai développé une technique d'intégration des données hydrogéophysiques basée sur une procédure bayésienne de simulation séquentielle en deux étapes. Cette procédure vise des problèmes à plus grande échelle. L'objectif est de simuler la distribution d'un paramètre hydraulique cible à partir, d'une part, de mesures d'un paramètre géophysique pertinent qui couvrent l'espace de manière exhaustive, mais avec une faible résolution (spatiale) et, d'autre part, de mesures locales de très haute résolution des mêmes paramètres géophysique et hydraulique. Pour cela, mon algorithme lie dans un premier temps les données géophysiques de faible et de haute résolution à travers une procédure de réduction déchelle. Les données géophysiques régionales réduites sont ensuite reliées au champ du paramètre hydraulique à haute résolution. J'illustre d'abord l'application de cette nouvelle approche dintégration des données à une base de données synthétiques réaliste. Celle-ci est constituée de mesures de conductivité hydraulique et électrique de haute résolution réalisées dans les mêmes forages ainsi que destimations des conductivités électriques obtenues à partir de mesures de tomographic de résistivité électrique (ERT) sur l'ensemble de l'espace. Ces dernières mesures ont une faible résolution spatiale. La viabilité globale de cette méthode est testée en effectuant les simulations de flux et de transport au travers du modèle original du champ de conductivité hydraulique ainsi que du modèle simulé. Les simulations sont alors comparées. Les résultats obtenus indiquent que la procédure dintégration des données proposée permet d'obtenir des estimations de la conductivité en adéquation avec la structure à grande échelle ainsi que des predictions fiables des caractéristiques de transports sur des distances de moyenne à grande échelle. Les résultats correspondant au scénario de terrain indiquent que l'approche d'intégration des données nouvellement mise au point est capable d'appréhender correctement les hétérogénéitées à petite échelle aussi bien que les tendances à gande échelle du champ hydraulique prévalent. Les résultats montrent également une flexibilté remarquable et une robustesse de cette nouvelle approche dintégration des données. De ce fait, elle est susceptible d'être appliquée à un large éventail de données géophysiques et hydrologiques, à toutes les gammes déchelles. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'évalue en détail la viabilité du réechantillonnage geostatique séquentiel comme mécanisme de proposition pour les méthodes Markov Chain Monte Carlo (MCMC) appliquées à des probmes inverses géophysiques et hydrologiques de grande dimension . L'objectif est de permettre une quantification plus précise et plus réaliste des incertitudes associées aux modèles obtenus. En considérant une série dexemples de tomographic radar puits à puits, j'étudie deux classes de stratégies de rééchantillonnage spatial en considérant leur habilité à générer efficacement et précisément des réalisations de la distribution postérieure bayésienne. Les résultats obtenus montrent que, malgré sa popularité, le réechantillonnage séquentiel est plutôt inefficace à générer des échantillons postérieurs indépendants pour des études de cas synthétiques réalistes, notamment pour le cas assez communs et importants où il existe de fortes corrélations spatiales entre le modèle et les paramètres. Pour résoudre ce problème, j'ai développé un nouvelle approche de perturbation basée sur une déformation progressive. Cette approche est flexible en ce qui concerne le nombre de paramètres du modèle et lintensité de la perturbation. Par rapport au rééchantillonage séquentiel, cette nouvelle approche s'avère être très efficace pour diminuer le nombre requis d'itérations pour générer des échantillons indépendants à partir de la distribution postérieure bayésienne. - Significant progress has been made with regard to the quantitative integration of geophysical and hydrological data at the local scale. However, extending corresponding approaches beyond the local scale still represents a major challenge, yet is critically important for the development of reliable groundwater flow and contaminant transport models. To address this issue, I have developed a hydrogeophysical data integration technique based on a two-step Bayesian sequential simulation procedure that is specifically targeted towards larger-scale problems. The objective is to simulate the distribution of a target hydraulic parameter based on spatially exhaustive, but poorly resolved, measurements of a pertinent geophysical parameter and locally highly resolved, but spatially sparse, measurements of the considered geophysical and hydraulic parameters. To this end, my algorithm links the low- and high-resolution geophysical data via a downscaling procedure before relating the downscaled regional-scale geophysical data to the high-resolution hydraulic parameter field. I first illustrate the application of this novel data integration approach to a realistic synthetic database consisting of collocated high-resolution borehole measurements of the hydraulic and electrical conductivities and spatially exhaustive, low-resolution electrical conductivity estimates obtained from electrical resistivity tomography (ERT). The overall viability of this method is tested and verified by performing and comparing flow and transport simulations through the original and simulated hydraulic conductivity fields. The corresponding results indicate that the proposed data integration procedure does indeed allow for obtaining faithful estimates of the larger-scale hydraulic conductivity structure and reliable predictions of the transport characteristics over medium- to regional-scale distances. The approach is then applied to a corresponding field scenario consisting of collocated high- resolution measurements of the electrical conductivity, as measured using a cone penetrometer testing (CPT) system, and the hydraulic conductivity, as estimated from electromagnetic flowmeter and slug test measurements, in combination with spatially exhaustive low-resolution electrical conductivity estimates obtained from surface-based electrical resistivity tomography (ERT). The corresponding results indicate that the newly developed data integration approach is indeed capable of adequately capturing both the small-scale heterogeneity as well as the larger-scale trend of the prevailing hydraulic conductivity field. The results also indicate that this novel data integration approach is remarkably flexible and robust and hence can be expected to be applicable to a wide range of geophysical and hydrological data at all scale ranges. In the second part of my thesis, I evaluate in detail the viability of sequential geostatistical resampling as a proposal mechanism for Markov Chain Monte Carlo (MCMC) methods applied to high-dimensional geophysical and hydrological inverse problems in order to allow for a more accurate and realistic quantification of the uncertainty associated with the thus inferred models. Focusing on a series of pertinent crosshole georadar tomographic examples, I investigated two classes of geostatistical resampling strategies with regard to their ability to efficiently and accurately generate independent realizations from the Bayesian posterior distribution. The corresponding results indicate that, despite its popularity, sequential resampling is rather inefficient at drawing independent posterior samples for realistic synthetic case studies, notably for the practically common and important scenario of pronounced spatial correlation between model parameters. To address this issue, I have developed a new gradual-deformation-based perturbation approach, which is flexible with regard to the number of model parameters as well as the perturbation strength. Compared to sequential resampling, this newly proposed approach was proven to be highly effective in decreasing the number of iterations required for drawing independent samples from the Bayesian posterior distribution.
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In humans, spatial integration develops slowly, continuing through childhood into adolescence. On the assumption that this protracted course depends on the formation of networks with slowly developing top-down connections, we compared effective connectivity in the visual cortex between 13 children (age 7-13) and 14 adults (age 21-42) using a passive perceptual task. The subjects were scanned while viewing bilateral gratings, which either obeyed Gestalt grouping rules [colinear gratings (CG)] or violated them [non-colinear gratings (NG)]. The regions of interest for dynamic causal modeling were determined from activations in functional MRI contrasts stimuli > background and CG > NG. They were symmetrically located in V1 and V3v areas of both hemispheres. We studied a common model, which contained reciprocal intrinsic and modulatory connections between these regions. An analysis of effective connectivity showed that top-down modulatory effects generated at an extrastriate level and interhemispheric modulatory effects between primary visual areas (all inhibitory) are significantly weaker in children than in adults, suggesting that the formation of feedback and interhemispheric effective connections continues into adolescence. These results are consistent with a model in which spatial integration at an extrastriate level results in top-down messages to the primary visual areas, where they are supplemented by lateral (interhemispheric) messages, making perceptual encoding more efficient and less redundant. Abnormal formation of top-down inhibitory connections can lead to the reduction of habituation observed in migraine patients.
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Significant progress has been made with regard to the quantitative integration of geophysical and hydrological data at the local scale. However, extending the corresponding approaches to the scale of a field site represents a major, and as-of-yet largely unresolved, challenge. To address this problem, we have developed downscaling procedure based on a non-linear Bayesian sequential simulation approach. The main objective of this algorithm is to estimate the value of the sparsely sampled hydraulic conductivity at non-sampled locations based on its relation to the electrical conductivity logged at collocated wells and surface resistivity measurements, which are available throughout the studied site. The in situ relationship between the hydraulic and electrical conductivities is described through a non-parametric multivariatekernel density function. Then a stochastic integration of low-resolution, large-scale electrical resistivity tomography (ERT) data in combination with high-resolution, local-scale downhole measurements of the hydraulic and electrical conductivities is applied. The overall viability of this downscaling approach is tested and validated by comparing flow and transport simulation through the original and the upscaled hydraulic conductivity fields. Our results indicate that the proposed procedure allows obtaining remarkably faithful estimates of the regional-scale hydraulic conductivity structure and correspondingly reliable predictions of the transport characteristics over relatively long distances.
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The MIGCLIM R package is a function library for the open source R software that enables the implementation of species-specific dispersal constraints into projections of species distribution models under environmental change and/or landscape fragmentation scenarios. The model is based on a cellular automaton and the basic modeling unit is a cell that is inhabited or not. Model parameters include dispersal distance and kernel, long distance dispersal, barriers to dispersal, propagule production potential and habitat invasibility. The MIGCLIM R package has been designed to be highly flexible in the parameter values it accepts, and to offer good compatibility with existing species distribution modeling software. Possible applications include the projection of future species distributions under environmental change conditions and modeling the spread of invasive species.
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In order to determine if habitat similarity is correlated with a similarity of sensilla pattern, we analyzed six species of Triatominae present in two biogeographic regions of Brazil: the "caatinga" and the "cerrado". In broad terms Triatoma infestans (cerrado) and T. brasiliensis (caatinga) are found in human domiciles, T. sordida (cerrado) and T. pseudomaculata (caatinga) colonize peridomestic habitats, and Rhodnius neglectus (cerrado) and R. nasutus (caatinga) inhabit palm tree crowns. The number and distribution of four sensilla types (bristles, thin and thick walled trichoidea, and basiconica) were compared in these species. Sexual dimorphism of sensilla patterns was noted in T. sordida, T. brasiliensis and T. pseudomaculata. A principal component analysis showed three main groups: (i) species that live in the palms, (ii) domiciliated species and (iii) those living in the peridomestic habitat. T. infestans almost exclusively domestic, was placed at the centre of the canonical map and some individuals of other species overlapped there. These results support the idea that the patterns of antennal sensilla are sensitive indicators of adaptive process in Triatominae. We propose that those species that inhabit less stable habitats possess more types of sensilla on the pedicel, and higher number of antennal sensilla.
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Monthly oviposition activity and the seasonal density pattern of Aedes aegypti were studied using larvitraps and ovitraps during a research carried out by the Public Health Ministry of Salta Province, in Tartagal, Aguaray and Salvador Mazza cities, in subtropical Argentina. The A. aegypti population was active in both dry and wet seasons with a peak in March, accordant with the heaviest rainfall. From May to November, the immature population level remained low, but increased in December. Ae. aegypti oviposition activity increased during the fall and summer, when the relative humidity was 60% or higher. Eggs were found in large numbers of ovitraps during all seasons but few eggs were observed in each one during winter. The occurrence and the number of eggs laid were variable when both seasons and cities were compared. The reduction of the population during the winter months was related to the low in the relative humidity of the atmosphere. Significant differences were detected between oviposition occurrences in Tartagal and Aguaray and Salvador Mazza cities, but no differences in the number of eggs were observed. Two factors characterize the seasonal distribution pattern of Ae. aegypti in subtropical Argentina, the absence of a break during winter and an oviposition activity concomitant of the high relative humidity of the atmosphere.
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The last ten years of research in the field of innate immunity have been incredibly fertile: the transmembrane Toll-like receptors (TLRs) were discovered as guardians protecting the host against microbial attacks and the emerging pathways characterized in detail. More recently, cytoplasmic sensors were identified, which are capable of detecting not only microbial, but also self molecules. Importantly, while such receptors trigger crucial host responses to microbial insult, over-activity of some of them has been linked to autoinflammatory disorders, hence demonstrating the importance of tightly regulating their actions over time and space. Here, we provide an overview of recent findings covering this area of innate and inflammatory responses that originate from the cytoplasm