Native protein sequences are close to optimal for their structures

How large is the volume of sequence space that is compatible with a given protein structure? Starting from random sequences, low free energy sequences were generated for 108 protein backbone structures by using a Monte Carlo optimization procedure and a free energy function based primarily on Lennard–Jones packing interactions and the Lazaridis–Karplus implicit solvation model. Remarkably, in the designed sequences 51% of the core residues and 27% of all residues were identical to the amino acids in the corresponding positions in the native sequences. The lowest free energy sequences obtained for ensembles of native-like backbone structures were also similar to the native sequence. Furthermore, both the individual residue frequencies and the covariances between pairs of positions observed in the very large SH3 domain family were recapitulated in core sequences designed for SH3 domain structures. Taken together, these results suggest that the volume of sequence space optimal for a protein structure is surprisingly restricted to a region around the native sequence.

Top-down free-energy minimization on protein potential energy landscapes

The hierarchical properties of potential energy landscapes have been used to gain insight into thermodynamic and kinetic properties of protein ensembles. It also may be possible to use them to direct computational searches for thermodynamically stable macroscopic states, i.e., computational protein folding. To this end, we have developed a top-down search procedure in which conformation space is recursively dissected according to the intrinsic hierarchical structure of a landscape's effective-energy barriers. This procedure generates an inverted tree similar to the disconnectivity graphs generated by local minima-clustering methods, but it fundamentally differs in the manner in which the portion of the tree that is to be computationally explored is selected. A key ingredient is a branch-selection algorithm that takes advantage of statistically predictive properties of the landscape to guide searches down the tree branches that are most likely to lead to the physically relevant macroscopic states. Using the computational folding of a β-hairpin-forming peptide as an example, we show that such predictive properties indeed exist and can be used for structure prediction by free-energy global minimization.

Fluorescence correlation spectroscopy: Diagnostics for sparse molecules

The robust glow of molecular fluorescence renders even sparse molecules detectable and susceptible to analysis for concentration, mobility, chemistry, and photophysics. Correlation spectroscopy, a statistical-physics-based tool, gleans quantitative information from the spontaneously fluctuating fluorescence signals obtained from small molecular ensembles. This analytical power is available for studying molecules present at minuscule concentrations in liquid solutions (less than one nanomolar), or even on the surfaces of living cells at less than one macromolecule per square micrometer. Indeed, routines are becoming common to detect, locate, and examine individual molecules under favorable conditions.

Molecular kinesis in cellular function and plasticity

Intracellular transport and localization of cellular components are essential for the functional organization and plasticity of eukaryotic cells. Although the elucidation of protein transport mechanisms has made impressive progress in recent years, intracellular transport of RNA remains less well understood. The National Academy of Sciences Colloquium on Molecular Kinesis in Cellular Function and Plasticity therefore was devised as an interdisciplinary platform for participants to discuss intracellular molecular transport from a variety of different perspectives. Topics covered at the meeting included RNA metabolism and transport, mechanisms of protein synthesis and localization, the formation of complex interactive protein ensembles, and the relevance of such mechanisms for activity-dependent regulation and synaptic plasticity in neurons. It was the overall objective of the colloquium to generate momentum and cohesion for the emerging research field of molecular kinesis.

Probing the interaction between two single molecules: fluorescence resonance energy transfer between a single donor and a single acceptor.

We extend the sensitivity of fluorescence resonance energy transfer (FRET) to the single molecule level by measuring energy transfer between a single donor fluorophore and a single acceptor fluorophore. Near-field scanning optical microscopy (NSOM) is used to obtain simultaneous dual color images and emission spectra from donor and acceptor fluorophores linked by a short DNA molecule. Photodestruction dynamics of the donor or acceptor are used to determine the presence and efficiency of energy transfer. The classical equations used to measure energy transfer on ensembles of fluorophores are modified for single-molecule measurements. In contrast to ensemble measurements, dynamic events on a molecular scale are observable in single pair FRET measurements because they are not canceled out by random averaging. Monitoring conformational changes, such as rotations and distance changes on a nanometer scale, within single biological macromolecules, may be possible with single pair FRET.

The orchestration of modes and EFL audio-visual comprehension: A multimodal discourse analysis of vodcasts

This thesis explores the role of multimodality in language learners’ comprehension, and more specifically, the effects on students’ audio-visual comprehension when different orchestrations of modes appear in the visualization of vodcasts. Firstly, I describe the state of the art of its three main areas of concern, namely the evolution of meaning-making, Information and Communication Technology (ICT), and audio-visual comprehension. One of the most important contributions in the theoretical overview is the suggested integrative model of audio-visual comprehension, which attempts to explain how students process information received from different inputs. Secondly, I present a study based on the following research questions: ‘Which modes are orchestrated throughout the vodcasts?’, ‘Are there any multimodal ensembles that are more beneficial for students’ audio-visual comprehension?’, and ‘What are the students’ attitudes towards audio-visual (e.g., vodcasts) compared to traditional audio (e.g., audio tracks) comprehension activities?’. Along with these research questions, I have formulated two hypotheses: Audio-visual comprehension improves when there is a greater number of orchestrated modes, and students have a more positive attitude towards vodcasts than traditional audios when carrying out comprehension activities. The study includes a multimodal discourse analysis, audio-visual comprehension tests, and students’ questionnaires. The multimodal discourse analysis of two British Council’s language learning vodcasts, entitled English is GREAT and Camden Fashion, using ELAN as the multimodal annotation tool, shows that there are a variety of multimodal ensembles of two, three and four modes. The audio-visual comprehension tests were given to 40 Spanish students, learning English as a foreign language, after the visualization of vodcasts. These comprehension tests contain questions related to specific orchestrations of modes appearing in the vodcasts. The statistical analysis of the test results, using repeated-measures ANOVA, reveal that students obtain better audio-visual comprehension results when the multimodal ensembles are constituted by a greater number of orchestrated modes. Finally, the data compiled from the questionnaires, conclude that students have a more positive attitude towards vodcasts in comparison to traditional audio listenings. Results from the audio-visual comprehension tests and questionnaires prove the two hypotheses of this study.

Djabote [videorecording]: Senegalese drumming & song from master drummer Doudou N'Diaye Rose

A film of Eric Serra's audio recording session of Doudou N'Diaye Rose and his drumming ensemble outdoors on the island of Gorée, off the coast of Dakar, Senegal. The film concentrates on two performances -- one shot in daytime, and one at night. Two performances are filmed, punctuated by images of the island.

Adaptação e criação de exercícios técnicos para violino direcionados a alunos em iniciação ao instrumento

Relatório de estágio apresentado à Escola Superior de Artes Aplicadas do Instituto Politécnico de Castelo Branco para obtenção do Grau de Mestre em Ensino de Música - Instrumento e Música de Conjunto.

Plasticité du cortex visuel: «homéodynamie» des connexions neuronales et modèle d’effets d’antidépresseurs

Les informations sensorielles sont traitées dans le cortex par des réseaux de neurones co-activés qui forment des assemblées neuronales fonctionnelles. Le traitement visuel dans le cortex est régit par différents aspects des caractéristiques neuronales tels que l’aspect anatomique, électrophysiologique et moléculaire. Au sein du cortex visuel primaire, les neurones sont sélectifs à divers attributs des stimuli tels que l’orientation, la direction, le mouvement et la fréquence spatiale. Chacun de ces attributs conduit à une activité de décharge maximale pour une population neuronale spécifique. Les neurones du cortex visuel ont cependant la capacité de changer leur sélectivité en réponse à une exposition prolongée d’un stimulus approprié appelée apprentissage visuel ou adaptation visuelle à un stimulus non préférentiel. De ce fait, l’objectif principal de cette thèse est d’investiguer les mécanismes neuronaux qui régissent le traitement visuel durant une plasticité induite par adaptation chez des animaux adultes. Ces mécanismes sont traités sous différents aspects : la connectivité neuronale, la sélectivité neuronale, les propriétés électrophysiologiques des neurones et les effets des drogues (sérotonine et fluoxétine). Le modèle testé se base sur les colonnes d’orientation du cortex visuel primaire. La présente thèse est subdivisée en quatre principaux chapitres. Le premier chapitre (A) traite de la réorganisation du cortex visuel primaire suite à une plasticité induite par adaptation visuelle. Le second chapitre (B) examine la connectivité neuronale fonctionnelle en se basant sur des corrélations croisées entre paires neuronales ainsi que sur des corrélations d’activités de populations neuronales. Le troisième chapitre (C) met en liaison les aspects cités précédemment (les effets de l’adaptation visuelle et la connectivité fonctionnelle) aux propriétés électrophysiologiques des neurones (deux classes de neurones sont traitées : les neurones à décharge régulière et les neurones à décharge rapide ou burst). Enfin, le dernier chapitre (D) a pour objectif l’étude de l’effet du couplage de l’adaptation visuelle à l’administration de certaines drogues, notamment la sérotonine et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Méthodes En utilisant des enregistrements extracellulaires d’activités neuronales dans le cortex visuel primaire (V1) combinés à un processus d’imagerie cérébrale optique intrinsèque, nous enregistrons l’activité de décharge de populations neuronales et nous examinons l’activité de neurones individuels extraite des signaux multi-unitaires. L’analyse de l’activité cérébrale se base sur différents algorithmes : la distinction des propriétés électrophysiologiques des neurones se fait par calcul de l’intervalle de temps entre la vallée et le pic maximal du potentiel d’action (largeur du potentiel d’action), la sélectivité des neurones est basée sur leur taux de décharge à différents stimuli, et la connectivité fonctionnelle utilise des calculs de corrélations croisées. L’utilisation des drogues se fait par administration locale sur la surface du cortex (après une craniotomie et une durotomie). Résultats et conclusions Dans le premier chapitre, nous démontrons la capacité des neurones à modifier leur sélectivité après une période d’adaptation visuelle à un stimulus particulier, ces changements aboutissent à une réorganisation des cartes corticales suivant un patron spécifique. Nous attribuons ce résultat à la flexibilité de groupes fonctionnels de neurones qui étaient longtemps considérés comme des unités anatomiques rigides. En effet, nous observons une restructuration extensive des domaines d’orientation dans le but de remodeler les colonnes d’orientation où chaque stimulus est représenté de façon égale. Ceci est d’autant plus confirmé dans le second chapitre où dans ce cas, les cartes de connectivité fonctionnelle sont investiguées. En accord avec les résultats énumérés précédemment, les cartes de connectivité montrent également une restructuration massive mais de façon intéressante, les neurones utilisent une stratégie de sommation afin de stabiliser leurs poids de connectivité totaux. Ces dynamiques de connectivité sont examinées dans le troisième chapitre en relation avec les propriétés électrophysiologiques des neurones. En effet, deux modes de décharge neuronale permettent la distinction entre deux classes neuronales. Leurs dynamiques de corrélations distinctes suggèrent que ces deux classes jouent des rôles clés différents dans l’encodage et l’intégration des stimuli visuels au sein d’une population neuronale. Enfin, dans le dernier chapitre, l’adaptation visuelle est combinée avec l’administration de certaines substances, notamment la sérotonine (neurotransmetteur) et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Ces deux substances produisent un effet similaire en facilitant l’acquisition des stimuli imposés par adaptation. Lorsqu’un stimulus non optimal est présenté en présence de l’une des deux substances, nous observons une augmentation du taux de décharge des neurones en présentant ce stimulus. Nous présentons un modèle neuronal basé sur cette recherche afin d’expliquer les fluctuations du taux de décharge neuronale en présence ou en absence des drogues. Cette thèse présente de nouvelles perspectives quant à la compréhension de l’adaptation des neurones du cortex visuel primaire adulte dans le but de changer leur sélectivité dans un environnement d’apprentissage. Nous montrons qu’il y a un parfait équilibre entre leurs habiletés plastiques et leur dynamique d’homéostasie.

Plasticité du cortex visuel: «homéodynamie» des connexions neuronales et modèle d’effets d’antidépresseurs

Les informations sensorielles sont traitées dans le cortex par des réseaux de neurones co-activés qui forment des assemblées neuronales fonctionnelles. Le traitement visuel dans le cortex est régit par différents aspects des caractéristiques neuronales tels que l’aspect anatomique, électrophysiologique et moléculaire. Au sein du cortex visuel primaire, les neurones sont sélectifs à divers attributs des stimuli tels que l’orientation, la direction, le mouvement et la fréquence spatiale. Chacun de ces attributs conduit à une activité de décharge maximale pour une population neuronale spécifique. Les neurones du cortex visuel ont cependant la capacité de changer leur sélectivité en réponse à une exposition prolongée d’un stimulus approprié appelée apprentissage visuel ou adaptation visuelle à un stimulus non préférentiel. De ce fait, l’objectif principal de cette thèse est d’investiguer les mécanismes neuronaux qui régissent le traitement visuel durant une plasticité induite par adaptation chez des animaux adultes. Ces mécanismes sont traités sous différents aspects : la connectivité neuronale, la sélectivité neuronale, les propriétés électrophysiologiques des neurones et les effets des drogues (sérotonine et fluoxétine). Le modèle testé se base sur les colonnes d’orientation du cortex visuel primaire. La présente thèse est subdivisée en quatre principaux chapitres. Le premier chapitre (A) traite de la réorganisation du cortex visuel primaire suite à une plasticité induite par adaptation visuelle. Le second chapitre (B) examine la connectivité neuronale fonctionnelle en se basant sur des corrélations croisées entre paires neuronales ainsi que sur des corrélations d’activités de populations neuronales. Le troisième chapitre (C) met en liaison les aspects cités précédemment (les effets de l’adaptation visuelle et la connectivité fonctionnelle) aux propriétés électrophysiologiques des neurones (deux classes de neurones sont traitées : les neurones à décharge régulière et les neurones à décharge rapide ou burst). Enfin, le dernier chapitre (D) a pour objectif l’étude de l’effet du couplage de l’adaptation visuelle à l’administration de certaines drogues, notamment la sérotonine et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Méthodes En utilisant des enregistrements extracellulaires d’activités neuronales dans le cortex visuel primaire (V1) combinés à un processus d’imagerie cérébrale optique intrinsèque, nous enregistrons l’activité de décharge de populations neuronales et nous examinons l’activité de neurones individuels extraite des signaux multi-unitaires. L’analyse de l’activité cérébrale se base sur différents algorithmes : la distinction des propriétés électrophysiologiques des neurones se fait par calcul de l’intervalle de temps entre la vallée et le pic maximal du potentiel d’action (largeur du potentiel d’action), la sélectivité des neurones est basée sur leur taux de décharge à différents stimuli, et la connectivité fonctionnelle utilise des calculs de corrélations croisées. L’utilisation des drogues se fait par administration locale sur la surface du cortex (après une craniotomie et une durotomie). Résultats et conclusions Dans le premier chapitre, nous démontrons la capacité des neurones à modifier leur sélectivité après une période d’adaptation visuelle à un stimulus particulier, ces changements aboutissent à une réorganisation des cartes corticales suivant un patron spécifique. Nous attribuons ce résultat à la flexibilité de groupes fonctionnels de neurones qui étaient longtemps considérés comme des unités anatomiques rigides. En effet, nous observons une restructuration extensive des domaines d’orientation dans le but de remodeler les colonnes d’orientation où chaque stimulus est représenté de façon égale. Ceci est d’autant plus confirmé dans le second chapitre où dans ce cas, les cartes de connectivité fonctionnelle sont investiguées. En accord avec les résultats énumérés précédemment, les cartes de connectivité montrent également une restructuration massive mais de façon intéressante, les neurones utilisent une stratégie de sommation afin de stabiliser leurs poids de connectivité totaux. Ces dynamiques de connectivité sont examinées dans le troisième chapitre en relation avec les propriétés électrophysiologiques des neurones. En effet, deux modes de décharge neuronale permettent la distinction entre deux classes neuronales. Leurs dynamiques de corrélations distinctes suggèrent que ces deux classes jouent des rôles clés différents dans l’encodage et l’intégration des stimuli visuels au sein d’une population neuronale. Enfin, dans le dernier chapitre, l’adaptation visuelle est combinée avec l’administration de certaines substances, notamment la sérotonine (neurotransmetteur) et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Ces deux substances produisent un effet similaire en facilitant l’acquisition des stimuli imposés par adaptation. Lorsqu’un stimulus non optimal est présenté en présence de l’une des deux substances, nous observons une augmentation du taux de décharge des neurones en présentant ce stimulus. Nous présentons un modèle neuronal basé sur cette recherche afin d’expliquer les fluctuations du taux de décharge neuronale en présence ou en absence des drogues. Cette thèse présente de nouvelles perspectives quant à la compréhension de l’adaptation des neurones du cortex visuel primaire adulte dans le but de changer leur sélectivité dans un environnement d’apprentissage. Nous montrons qu’il y a un parfait équilibre entre leurs habiletés plastiques et leur dynamique d’homéostasie.

Ragtime for eleven instruments. [music] /

Caption title: Rag-time for eleven instruments.

Répertoire de reliefs grecs et romains.

T.3 published- Roma, "L'Erma" di Bretschneider, 1968.

Introduction à la théorie des fonctions d'une variable.

Available on demand as hard copy or computer file from Cornell University Library.

Celebrities in El Dorado, 1850-1906.

"A biographic record of 111 prominent musicians who have visited San Francisco and performed here from the earliest days of the gold rush era to the time of the great fire, with additional lists of visiting celebrities (1906-1940), chamber music ensembles, bands, orchestras, and other music-making bodies."--2d prelim. leaf.

The Mandolin Club was a decorous group in 1916

Image from publication: Old Jackson town, produced for Jackson County by Great Lakes Federal Savings, 1981