Cellular automata-based spatial dynamic modeling for analyzing urban land use change

This paper analyzes land use change in Rio Claro City and its surroundings, located in the southeastern state of Sao Paulo, in the period from 1988 to 1995, using air-borne digital imagery and a cellular automata model. The simulation experiment was carried out in the Dinamica EGO platform and the results revealed a constrained urban sprawl, resulting from both the densification of residential areas implemented in previous years and the economic recession that led to an internal financial crisis in Brazil during the early 1990s. The simulation outputs were validated using a multi-resolution procedure based on a fuzzy similarity index and showed a satisfactory fitness in relation to the historical reference data. © 2013 IEEE.

Analyzing the effect of homogeneous frustration in protein folding

The energy landscape theory has been an invaluable theoretical framework in the understanding of biological processes such as protein folding, oligomerization, and functional transitions. According to the theory, the energy landscape of protein folding is funneled toward the native state, a conformational state that is consistent with the principle of minimal frustration. It has been accepted that real proteins are selected through natural evolution, satisfying the minimum frustration criterion. However, there is evidence that a low degree of frustration accelerates folding. We examined the interplay between topological and energetic protein frustration. We employed a Cα structure-based model for simulations with a controlled nonspecific energetic frustration added to the potential energy function. Thermodynamics and kinetics of a group of 19 proteins are completely characterized as a function of increasing level of energetic frustration. We observed two well-separated groups of proteins: one group where a little frustration enhances folding rates to an optimal value and another where any energetic frustration slows down folding. Protein energetic frustration regimes and their mechanisms are explained by the role of non-native contact interactions in different folding scenarios. These findings strongly correlate with the protein free-energy folding barrier and the absolute contact order parameters. These computational results are corroborated by principal component analysis and partial least square techniques. One simple theoretical model is proposed as a useful tool for experimentalists to predict the limits of improvements in real proteins. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.

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