2D Kinetics and Forced Dissociation of Selectin-ligand Bindings

Cell adhesion is crucial to many pathophysiological processes, such as inflammatory reaction and tumor metastasis. It is mediated by specific interactions between receptors and ligands, and provides the physical linkages among cells. For example, interactions between selectins and glycoconjugate ligands mediate leukocyte initially tethering to and subsequently rolling on vascular surfaces in sites of inflammation or injury, which is determined by their fast kinetic rates. To mediate cell adhesion, the interacting receptors and ligands must anchor to apposing surfaces of two cells or a cell and the substratum, i.e. , the so-called two-dimensional (2D) binding, which differs from interactions in the fluid phase, i.e. , the three-dimensional (3D) binding. How structural variations and surface environments of interacting molecules affect their 2D kinetics, and how external forces manipulate their dissociation has little been known quantitatively, and nowadays attracts more and more attentions.

Statistics of Turbulence in Benthal Boundary Layers

This paper deals with turbulence behavior inbenthalboundarylayers by means of large eddy simulation (LES). The flow is modeled by moving an infinite plate in an otherwise quiescent water with an oscillatory and a steady velocity components. The oscillatory one aims to simulate wave effect on the flow. A number of large-scale turbulence databases have been established, based on which we have obtained turbulencestatisticsof the boundarylayers, such as Reynolds stress, turbulence intensity, skewness and flatness ofturbulence, and temporal and spatial scales of turbulent bursts, etc. Particular attention is paid to the dependences of those statistics on two nondimensional parameters, namely the Reynolds number and the current-wave velocity ratio defined as the steady current velocity over the oscillatory velocity amplitude. It is found that the Reynolds stress and turbulence intensity profile differently from phase to phase, and exhibit two types of distributions in an oscillatory cycle. One is monotonic occurring during the time when current and wave-induced components are in the same direction, and the other inflectional occurring during the time when current and wave-induced components are in opposite directions. Current component makes an asymmetrical time series of Reynolds stress, as well as turbulence intensity, although the mean velocity series is symmetrical as a sine/cosine function. The skewness and flatness variations suggest that the turbulence distribution is not a normal function but approaches to a normal one with the increasing of Reynolds number and the current-wave velocity ratio as well. As for turbulent bursting, the dimensionless period and the mean area of all bursts per unit bed area tend to increase with Reynolds number and current-wave velocity ratio, rather than being constant as in steady channel flows.

Plastic Deformation Of Nanocrystalline Nickel

A high-resolution electron microscopy study has uncovered the plastic behavior of accommodating large strains in nanocrystalline (NC) Ni subject to cold rolling at liquid nitrogen temperature. The activation of grain-boundary-mediated-plasticity is evidenced in NC-Ni, including twinning and formation of stacking fault via partial dislocation slips from the grain boundary. The formation and storage of 60A degrees full dislocations are observed inside NC-grains. The grain/twin boundaries act as the barriers of dislocation slips, leading to dislocation pile-up, severe lattice distortion, and formation of sub-grain boundary. The vicinity of grain/twin boundary is where defects preferentially accumulate and likely the favorable place for onset of plastic deformation. The present results indicate the heterogeneous and multiple natures of accommodating plastic strains in NC-grains.

IL-8-induced L-selectin shedding regulates its binding kinetics to PSGL-1

L-selectin plays a crucial role in inflammation cascade by initiating the tethering and rolling of leukocytes on endothelium wall. While many L-selectin molecules are rapidly shed from the cell surface upon activation, the remaining membrane-anchored L-selectin may still play an important role in regulating leukocyte rolling and adhesion with different binding kinetics. Here we developed an in vitro model to activate Jurkat cells via interlukin-8 (IL-8) and quantified the two-dimensional (2D) binding kinetics, using a micropipette aspiration assay, of membrane-anchored L-selectin to P-selectin glycoprotein ligand 1 (PSGL-1) ligand coupled onto human red blood cells (RBCs). The data indicated that L-selectin shedding reduced the amount of membrane-anchored L-selectin and lowered both its reverse and forward rates. These results suggested that the rolling dynamics of activated leukocytes was determined by two opposite impacts: reducing the surface presentation would enhance the rolling but lowering the kinetic rates would decrease the rolling. This finding provides a new insight into understanding how L-selectin shedding regulates leukocyte rolling and adhesion.

Climate change adaptation through coastal and use management: The context of environmental justice

Despite an increasing literary focus on climate change adaptation, the facilitation of this adaptation is occurring on a limited basis (Adger et al. 2007) .This limited basis is not necessarily due to inability; rather, a lack of comprehensive cost estimates of all options specifically hinders adaptation in vulnerable communities (Adger et al. 2007). Specifically the estimated cost of the climate change impact of sea-level rise is continually increasing due to both increasing rates and the resulting multiplicative impact of coastal erosion (Karl et al., 2009, Zhang et al., 2004) Based on the 2007 Intergovernmental Panel on Climate Change report, minority groups and small island nations have been identified within these vulnerable communities. Therefore the development of adaptation policies requires the engagement of these communities. State examples of sea-level rise adaptation through land use planning mechanisms such as land acquisition programs (New Jersey) and the establishment of rolling easements (Texas) are evidence that although obscured, adaptation opportunities are being acted upon (Easterling et al., 2004, Adger et al.2007). (PDF contains 4 pages)

Magnetohydrodynamic turbulence

We simulate incompressible, MHD turbulence using a pseudo-spectral code. Our major conclusions are as follows.

1) MHD turbulence is most conveniently described in terms of counter propagating shear Alfvén and slow waves. Shear Alfvén waves control the cascade dynamics. Slow waves play a passive role and adopt the spectrum set by the shear Alfvén waves. Cascades composed entirely of shear Alfvén waves do not generate a significant measure of slow waves.

2) MHD turbulence is anisotropic with energy cascading more rapidly along k_⊥ than along k_∥, where k_⊥ and k_∥ refer to wavevector components perpendicular and parallel to the local magnetic field. Anisotropy increases with increasing k_⊥ such that excited modes are confined inside a cone bounded by k_∥ ∝ k^γ_⊥ where γ less than 1. The opening angle of the cone, θ(k_⊥) ∝ k^-(1-γ)_⊥, defines the scale dependent anisotropy.

3) MHD turbulence is generically strong in the sense that the waves which comprise it suffer order unity distortions on timescales comparable to their periods. Nevertheless, turbulent fluctuations are small deep inside the inertial range. Their energy density is less than that of the background field by a factor θ² (k_⊥)≪1.

4) MHD cascades are best understood geometrically. Wave packets suffer distortions as they move along magnetic field lines perturbed by counter propagating waves. Field lines perturbed by unidirectional waves map planes perpendicular to the local field into each other. Shear Alfvén waves are responsible for the mapping's shear and slow waves for its dilatation. The amplitude of the former exceeds that of the latter by 1/θ(k_⊥) which accounts for dominance of the shear Alfvén waves in controlling the cascade dynamics.

5) Passive scalars mixed by MHD turbulence adopt the same power spectrum as the velocity and magnetic field perturbations.

6) Decaying MHD turbulence is unstable to an increase of the imbalance between the flux of waves propagating in opposite directions along the magnetic field. Forced MHD turbulence displays order unity fluctuations with respect to the balanced state if excited at low k by δ(t) correlated forcing. It appears to be statistically stable to the unlimited growth of imbalance.

7) Gradients of the dynamic variables are focused into sheets aligned with the magnetic field whose thickness is comparable to the dissipation scale. Sheets formed by oppositely directed waves are uncorrelated. We suspect that these are vortex sheets which the mean magnetic field prevents from rolling up.

8) Items (1)-(5) lend support to the model of strong MHD turbulence put forth by Goldreich and Sridhar (1995, 1997). Results from our simulations are also consistent with the GS prediction γ = 2/3. The sole not able discrepancy is that the 1D power law spectra, E(k_⊥) ∝ k^-∝_⊥, determined from our simulations exhibit ∝ ≈ 3/2, whereas the GS model predicts ∝ = 5/3.

Self-assembly of brush polymers

The unique structure and properties of brush polymers have led to increased interest in them within the scientific community. This thesis describes studies on the self-assembly of these brush polymers.

Chapter 2 describes a study on the rapid self-assembly of brush block copolymers into nanostructures with photonic bandgaps spanning the entire visible spectrum, from ultraviolet to near infrared. Linear relationships are observed between the peak wavelengths of reflection and polymer molecular weights. This work enables "bottom-up" fabrication of photonic crystals with application-tailored bandgaps, through synthetic control of the polymer molecular weight and the method of self-assembly.

Chapter 3 details the analysis of the self-assembly of symmetrical brush block copolymers in bulk and thin films. Highly ordered lamellae with domain spacing ranging from 20 to 240 nm are obtained by varying molecular weight of the backbone. The relationship between degree of polymerization and the domain spacing is reported, and evidence is provided for how rapidly the brush block copolymers self-assemble and achieve thermodynamic equilibrium.

Chapter 4 describes investigations into where morphology transitions take place as the volume fraction of each block is varied in asymmetrical brush block copolymers. Imaging techniques are used to observe a transition from lamellar to a cylindrical morphology as the volume fraction of one of the blocks exceeds 70%. It is also shown that the asymmetric brush block copolymers can be kinetically trapped into undulating lamellar structures by drop casting the samples.

Chapter 5 explores the capability of macromolecules to interdigitate into densely grafted molecular brush copolymers using stereocomplex formation as a driving force. The stereocomplex formation between complementary linear polymers and brush copolymers is demonstrated, while the stereocomplex formation between complementary brush copolymers is shown to be restricted.

Characterizing the regulation of mitochondrial nucleoids

Mitochondria contain a 16.6 kb circular genome encoding 13 proteins as well as mitochondrial tRNAs and rRNAs. Copies of the genome are organized into nucleoids containing both DNA and proteins, including the machinery required for mtDNA replication and transcription. Although mtDNA integrity is essential for cellular and organismal viability, regulation of proliferation of the mitochondrial genome is poorly understood. To elucidate the mechanisms behind this, we chose to study the interplay between mtDNA copy number and the proteins involved in mitochondrial fusion, another required function in cells. Strikingly, we found that mouse embryonic fibroblasts lacking fusion also had a mtDNA copy number deficit. To understand this phenomenon further, we analyzed the binding of mitochondrial transcription factor A, whose role in transcription, replication, and packaging of the genome is well-established and crucial for cellular maintenance. Using ChIP-seq, we were able to detect largely uniform, non-specific binding across the genome, with no occupancy in the known specific binding sites in the regulatory region. We did detect a single binding site directly upstream of a known origin of replication, suggesting that TFAM may play a direct role in replication. Finally, although TFAM has been previously shown to localize to the nuclear genome, we found no evidence for such binding sites in our system.

To further understand the regulation of mtDNA by other proteins, we analyzed publicly available ChIP-seq datasets from ENCODE, modENCODE, and mouseENCODE for evidence of nuclear transcription factor binding to the mitochondrial genome. We identified eight human transcription factors and three mouse transcription factors that demonstrated binding events with the classical strand asymmetrical morphology of classical binding sites. ChIP-seq is a powerful tool for understanding the interactions between proteins and the mitochondrial genome, and future studies promise to further the understanding of how mtDNA is regulated within the nucleoid.

Arquitetura crustal da bacia de Almada no contexto das bacias da margem lesste da América do Sul

A Bacia de Almada, localizada no estado da Bahia, compartilha características similares com as outras bacias da margem leste do Brasil, quando é analisada segundo aspectos como os processos sedimentares e o regime de esforço dominante durante a sua formação. Observa-se uma diferença marcante em relação as outras bacias quando é analisada sob a ótica da composição da crosta transicional, uma vez que não se registra atividade vulcânica durante a fase rifte. A aquisição de um extenso levantamento sísmico 3D, com cabos de 6 km de comprimento e 9.2 segundos de tempo de registro (tempo sísmico duplo), resultaram em imagens sísmicas de boa qualidade das estruturas profundas do rifte. Adicionalmente, estudos de modelagem gravimétrica foram integrados com a análise sísmica para corroborar o modelo geológico. A Bacia de Almada é parte dos sistemas de rifte continentais, desenvolvidos durante o Berriasiano até o Aptiano, que antecederam a quebra do continente do Gondwana, evoluindo posteriormente para uma margem passiva divergente. O processo do rifteamento desenvolveu cinco sub-bacias de orientação NNE-SSO, desde posições terrestres até marinhas profundas, produzindo um arcabouço estrutural complexo. Os perfis da sísmica profunda mostram o afinamento progressivo da crosta continental até espessuras da ordem de 5 km, abaixo da sub-bacia mais oriental, com fatores de estiramento crustal próximo a 7 antes do desenvolvimento de crosta oceânica propriamente dita. As imagens sísmicas de boa qualidade permitem também o reconhecimento de sistemas de falhas lístricas que se iniciam na crosta superior, evoluem atravessando a crosta e conectando as sub-bacias para finalizar em um descolamento horizontal na crosta inferior estratificada. Adicionalmente, a bacia apresenta um perfil assimétrico, compatível com mecanismos de cisalhamento simples. As margens vulcânicas (VM) e não vulcânicas (NVM), são os extremos da análise composicional das margens divergentes continentais. Na Bacia de Almada não se reconhecem os elementos arquiteturais típicos das VM, tais como são as grandes províncias ígneas, caracterizadas por cunhas de refletores que mergulham em direção ao mar e por intenso vulcanismo pré- e sin-rifte nas bacias. Embora a margem divergente do Atlântico Sul seja interpretada tradicionalmente como vulcânica, o segmento do rifte ao sul do Estado da Bahia apresenta características não-vulcânicas, devido à ausência destes elementos arquiteturais e aos resultados obtidos nas perfurações geológicas que eventualmente alcançam a seqüência rifte e embasamento. Regionalmente a margem divergente sul-americana é majoritariamente vulcânica, embora a abundância e a influência do magmatísmo contemporâneo ao rifte seja muito variável. Ao longo da margem continental, desde a Bacia Austral no sul da Argentina, até a Bacia de Pernambuco no nordeste do Brasil, podem ser reconhecidos segmentos de caráter vulcânico forte, médio e não vulcânico. Nos exemplos clássicos de margens não vulcânicas, como a margem da Ibéria, a crosta transicional é altamente afinada podendo apresentar evidências de exumação de manto. Na Bacia de Almada, a crosta transicional apresenta importante estiramento embora não haja evidências concretas de exumação de manto. Os mecanismos responsáveis pela geração e intrusão dos grandes volumes de magma registrados nas margens divergentes são ainda sujeitos a intenso debate. Ao longo da margem divergente sul-americana há evidências da presença dos mecanismos genéticos de estiramento litosférico e impacto de plumas. Alternativamente estes dois mecanismos parecem ter tido um papel importante na evolução tectônica da margem sudeste e sul, diferenciando-as da margem continental onde foi implantada a Bacia de Almada.

Evolução estrutural das zonas de cisalhamento dúcteis na porção centro-leste do domínio da Zona Transversal na Província Borborema

A área estudada está inserida no Domínio Transversal da Província Borborema. As unidades litoestratigráficas que compõem o embasamento paleoproterozócio (riaciano) são representadas por rochas ortoderivadas dos Complexos Salgadinho e Cabaceiras. Esses complexos foram individualizados de acordo com as suas diferenças composicionais, texturais e/ou geocronológicas. As rochas metassedimentares de idade paleoproterozóica (Orosiriano) foram interpretadas como constituintes do Complexo Sertânia. O magmatismo no estateriano é caracterizado por ortognaisses sienogranítcos da Suíte Carnoió-Caturité e por metanortositos do Complexo Metanortosítico Boqueirão. As unidades litoestratigráficas do Neoproterozóico são representadas por sucessões metassedimentares Criogenianas do Complexo Surubim e ortognaisses granodioríticos e sienograníticos do início do Ediacarano, denominados de Complexo Sumé e Ortognaisse Riacho de Santo Antônio, respectivamente. O magmatismo granítico do Ediacarano foi caracterizado pelo alojamento dos Plutons Inácio Pereira e Marinho. Os dados geocronológicos (U-Pb em zircão) obtidos indicam, no mínimo, o desenvolvimento de três eventos tectono-magmáticos. As idades de 2042 + 11Ma e 1996 + 13Ma obtidas nos ortoanfibolitos do Complexo Cabaceiras foram interpretadas como a idade de cristalização do protólito e metamorfismo, respectivamente. A idade de 1638 + 13Ma proveniente de hornblenda ortognaisse sienogranítico da Suíte Carnoió-Caturité foi interpretada como a idade de cristalização do protólito, marcando um evento magmático Estateriano de afinidade anorogênica. A idade de 550 + 3.1Ma encontrada em monzogranito porfirítico do Pluton Marinho é um registro do último evento magmático no final do Ediacarano, associado ao estágio tardio de desenvolvimento da Zona de Cisalhamento Coxixola. Os dados estruturais permitiram a individualização de três fases de deformação dúcteis, individualizadas como D1, D2 e D3. A fase D1 foi responsável pela geração de uma foliação S1, observada somente na charneira de dobras F2. O evento D2 é assinalado por uma tectônica contracional com transporte para NNW, observado a partir de bandas de cisalhamento assimétricas e dobras de arrasto em cortes paralelos a lineação de estiramento (L2x). Zonas de cisalhamento dúcteis de geometria e cinemática distintas desenvolveram-se durante a fase D3. As zonas de Cisalhamento Boa Vista, Carnoió e Congo estão orientadas na direção NE-SW e exibem cinemática sinistral em cortes paralelos à lineação de estiramento (L3x). As terminações meridionais dessas zonas de cisalhamento estão conectadas com a Zona de Cisalhamento Coxixola. Essa zona de cisalhamento, de direção WSW-ENE e cinemática destral, atravessa toda a área de estudo, com uma espessura média de rochas miloníticas de 300m. A Zona de Cisalhamento Inácio Pereira ocorre na porção leste da área de estudo, orientada na direção WNW-ESE. A análise geométrica e cinemática dessa zona de cisalhamento sugere uma evolução deformacional através de regime transpressivo oblíquo sinistral. O padrão anastomosado final resultante do desenvolvimento de todas as zonas de cisalhamento da área é relacionado à evolução estrutural de um sistema de zonas de cisalhamento dúcteis conjugadas.

Applications of plasticity theory to selected problems in soil mechanics

Two topics in plane strain perfect plasticity are studied using the method of characteristics. The first is the steady-state indentation of an infinite medium by either a rigid wedge having a triangular cross section or a smooth plate inclined to the direction of motion. Solutions are exact and results include deformation patterns and forces of resistance; the latter are also applicable for the case of incipient failure. Experiments on sharp wedges in clay, where forces and deformations are recorded, showed a good agreement with the mechanism of cutting assumed by the theory; on the other hand the indentation process for blunt wedges transforms into that of compression with a rigid part of clay moving with the wedge. Finite element solutions, for a bilinear material model, were obtained to establish a correspondence between the response of the plane strain wedge and its axi-symmetric counterpart, the cone. Results of the study afford a better understanding of the process of indentation of soils by penetrometers and piles as well as the mechanism of failure of deep foundations (piles and anchor plates).

The second topic concerns the plane strain steady-state free rolling of a rigid roller on clays. The problem is solved approximately for small loads by getting the exact solution of two problems that encompass the one of interest; the first is a steady-state with a geometry that approximates the one of the roller and the second is an instantaneous solution of the rolling process but is not a steady-state. Deformations and rolling resistance are derived. When compared with existing empirical formulae the latter was found to agree closely.

激光二极管端面抽运Nd∶YVO4固体激光器热致光束畸变非对称的平衡

由于a轴切割Nd∶YVO4晶体的非对称性,使得激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4固体激光器不同于Nd∶YAG激光器,输出的激光经常产生非对称结果。用有限元法分析激光二极管端面抽运a轴切割Nd∶YVO4固体激光器的晶体热效应,包括温度分布、内部应力和产生的形变。分析结果表明端面抽运a轴切割Nd∶YVO4晶体产生了椭球热透镜效应。从结构方面和抽运方面提出了热透镜非对称性的平衡方法,实验验证了方法的可行性。

Trazendo à baila a voz que fomenta pesquisas em linguagem: uma análise crítica do discurso do professor-orientador através do Sistema de Transitividade

A Nova Lei de Diretrizes e Bases da Educação Brasileira (LDB 9.394/96) prevê que a educação superior promova criticidade, reflexibilidade, correlação de saberes, mas também o incentivo ao trabalho de pesquisa e investigação científica, visando ao desenvolvimento da ciência e da tecnologia e da criação e difusão da cultura e, desse modo, desenvolver o entendimento do homem e do meio em que vive. (Artigo 43, inciso III). Entretanto, pouco se ouve sobre essas questões a partir da voz do orientador de pesquisas acadêmicas, o que esta pesquisadora considera um problema de ordem social, tendo em vista a importância desses atores sociais para o campo acadêmico. Os poucos trabalhos que abordam o tema limitam-se a identificar o orientador a partir das impressões empíricas dos orientandos e a refletir as atuações a partir de questões político-educacionais (FLECHA, 2003; MAZZILLI, 2003; BIANCHETTI & MACHADO, 2006). Neste sentido, o presente trabalho procura responder, através da Análise Crítica do Discurso (ACD), o que os orientadores têm a dizer sobre sua prática social. De caráter interpretativo (ALVEZ-MAZZOTTI, 1999), conta com dados gerados por orientadores de mestrado em Linguística/Linguística Aplicada, das esferas federal, estadual e privada, do Rio de janeiro, sendo dois participantes de cada esfera. Na primeira etapa, os sujeitos responderam a uma entrevista semiestruturada. A segunda etapa consta de: a) um questionário; b) correspondências eletrônicas; c) os regimentos dos programas de pós-graduação; e d) revisão histórica da orientação no Brasil. O caráter social deste estudo é a relação dialética entre linguagem e sociedade, já que a ACD considera qualquer evento discursivo ao mesmo tempo um texto (primeira dimensão), uma prática discursiva (segunda dimensão) e uma prática social (terceira dimensão): o modelo tridimensional (FAIRCLOUGH, 2001). O Sistema de Transitividade da LSF pautou a análise da primeira dimensão, confirmando outros estudos sobre o ranking da recorrência dos processos (LIMA LOPES, 2001). A interpretação dessa primeira dimensão aponta que os orientadores atuam na idiossincrasia, e que os principais atores sociais desse fazer são o orientador e o orientando, em relação assimétrica de poder. Na segunda dimensão, a interdiscursividade reforça essa idiossincrasia, mas inclui as pressões institucionais, que agem como reguladoras desse fazer. Na terceira dimensão, os resultados sugerem que aspectos históricos justificam a queda da qualidade dos mestrandos, associando a isso um interesse político, e as características da pós-modernidade a uma nova e híbrida atuação. Além disso, os resultados apontam para um discurso de resistência à hegemonia nas três dimensões de análise. A pesquisa possibilitou ainda a discussão em torno de aspectos práticos: a) a reflexão dos sujeitos sobre seus papeis e atribuições; e b) a atualização do aporte teórico, aplicado a um tema ainda pouco explorado. Deste trabalho, fica um convite a novas pesquisas sobre o discurso do orientador, trazendo à tona não apenas sua voz, conforme a fala literal de um dos entrevistados, mas também contribuições diretas e significativas aos estudos em Linguística e Linguística Aplicada no Brasil