Magnesium-Chelatase from Developing Pea Leaves1 : Characterization of a Soluble Extract from Chloroplasts and Resolution into Three Required Protein Fractions

Mg-chelatase catalyzes the ATP-dependent insertion of Mg2+ into protoporphyrin-IX to form Mg-protoporphyrin-IX. This is the first step unique to chlorophyll synthesis, and it lies at the branch point for porphyrin utilization; the other branch leads to heme. Using the stromal fraction of pea (Pisum sativum L. cv Spring) chloroplasts, we have prepared Mg-chelatase in a highly active (1000 pmol 30 min−1 mg−1) and stable form. The reaction had a lag in the time course, which was overcome by preincubation with ATP. The concentration curves for ATP and Mg2+ were sigmoidal, with apparent Km values for Mg2+ and ATP of 14.3 and 0.35 mm, respectively. The Km for deuteroporphyrin was 8 nm. This Km is 300 times lower than the published porphyrin Km for ferrochelatase. The soluble extract was separated into three fractions by chromatography on blue agarose, followed by size-selective centrifugal ultrafiltration of the column flow-through. All three fractions were required for activity, clearly demonstrating that the plant Mg-chelatase requires at least three protein components. Additionally, only two of the components were required for activation; both were contained in the flow-through from the blue-agarose column.

Role of cortical N-methyl-D-aspartate receptors in auditory sensory memory and mismatch negativity generation: implications for schizophrenia.

Working memory refers to the ability of the brain to store and manipulate information over brief time periods, ranging from seconds to minutes. As opposed to long-term memory, which is critically dependent upon hippocampal processing, critical substrates for working memory are distributed in a modality-specific fashion throughout cortex. N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors play a crucial role in the initiation of long-term memory. Neurochemical mechanisms underlying the transient memory storage required for working memory, however, remain obscure. Auditory sensory memory, which refers to the ability of the brain to retain transient representations of the physical features (e.g., pitch) of simple auditory stimuli for periods of up to approximately 30 sec, represents one of the simplest components of the brain working memory system. Functioning of the auditory sensory memory system is indexed by the generation of a well-defined event-related potential, termed mismatch negativity (MMN). MMN can thus be used as an objective index of auditory sensory memory functioning and a probe for investigating underlying neurochemical mechanisms. Monkeys generate cortical activity in response to deviant stimuli that closely resembles human MMN. This study uses a combination of intracortical recording and pharmacological micromanipulations in awake monkeys to demonstrate that both competitive and noncompetitive NMDA antagonists block the generation of MMN without affecting prior obligatory activity in primary auditory cortex. These findings suggest that, on a neurophysiological level, MMN represents selective current flow through open, unblocked NMDA channels. Furthermore, they suggest a crucial role of cortical NMDA receptors in the assessment of stimulus familiarity/unfamiliarity, which is a key process underlying working memory performance.

MEKK1 phosphorylates MEK1 and MEK2 but does not cause activation of mitogen-activated protein kinase.

A constitutively active fragment of rat MEK kinase 1 (MEKK1) consisting of only its catalytic domain (MEKK-C) expressed in bacteria quantitatively activates recombinant mitogen-activated protein (MAP) kinase/extracellular signal-regulated protein kinase (ERK) kinases 1 and 2 (MEK1 and MEK2) in vitro. Activation of MEK1 by MEKK-C is accompanied by phosphorylation of S218 and S222, which are also phosphorylated by the protein kinases c-Mos and Raf-1. MEKK1 has been implicated in regulation of a parallel but distinct cascade that leads to phosphorylation of N-terminal sites on c-Jun; thus, its role in the MAP kinase pathway has been questioned. However, in addition to its capacity to phosphorylate MEK1 in vitro, MEKK-C interacts with MEK1 in the two-hybrid system, and expression of mouse MEKK1 or MEKK-C in mammalian cells causes constitutive activation of both MEK1 and MEK2. Neither cotransfected nor endogenous ERK2 is highly activated by MEKK1 compared to its stimulation by epidermal growth factor in spite of significant activation of endogenous MEK. Thus, other as yet undefined mechanisms may be involved in determining information flow through the MAP kinase and related pathways.

Sticky ions in biological systems.

Aqueous gel sieving chromatography on Sephadex G-10 of the Group IA cations (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+) plus NH4+ as the Cl- salts, in combination with previous results for the halide anions (F-, Cl-, Br-, I-) as the Na+ salts [Washabaugh, M.W. & Collins, K.D. (1986) J. Biol. Chem. 261, 12477-12485], leads to the following conclusions. (i) The small monovalent ions (Li+, Na+, F-) flow through the gel with water molecules attached, whereas the large monovalent ions (K+, Rb+, Cs+, Cl-, Br-, I-) adsorb to the nonpolar surface of the gel, a process requiring partial dehydration of the ion and implying that these ions bind the immediately adjacent water molecules weakly. (ii) The transition from strong to weak hydration occurs at a radius of about 1.78 A for the monovalent anions, compared with a radius of about 1.06 A for the monovalent cations (using ionic radii), indicating that the anions are more strongly hydrated than the cations for a given charge density. (iii) The anions show larger deviations from ideal behavior (an elution position corresponding to the anhydrous molecular weight) than do the cations and dominate the chromatographic behavior of the neutral salts. These results are interpreted to mean that weakly hydrated ions (chaotropes) are "pushed" onto weakly hydrated surfaces by strong water-water interactions and that the transition from strong ionic hydration to weak ionic hydration occurs where the strength of ion-water interactions approximately equals the strength of water-water interactions in bulk solution.

Análise do aproveitamento múltiplo do reservatório de Barra Bonita - SP, através da aplicação de técnica de programação linear associada a modelo de rede de fluxo

O objeto deste trabalho é a análise do aproveitamento múltiplo do reservatório de Barra Bonita, localizado na confluência entre os rios Piracicaba e Tietê, no estado de São Paulo e pertencente ao chamado sistema Tietê-Paraná. Será realizada a otimização da operação do reservatório, através de programação linear, com o objetivo de aumentar a geração de energia elétrica, através da maximização da vazão turbinada. Em seguida, a partir dos resultados da otimização da geração de energia, serão utilizadas técnicas de simulação computacional, para se obter índices de desempenho conhecidos como confiabilidade, resiliência e vulnerabilidade, além de outros fornecidos pelo próprio modelo de simulação a ser utilizado. Estes índices auxiliam a avaliação da freqüência, magnitude e duração dos possíveis conflitos existentes. Serão analisados os possíveis conflitos entre a navegação, o armazenamento no reservatório, a geração de energia e a ocorrência de enchentes na cidade de Barra Bonita, localizada a jusante da barragem.

Segurança biológica de implantes mamários de silicone: interrelação entre processos esterilizantes e biocompatibilidade

Os implantes mamários de silicone têm sido empregados, tanto nas cirurgias de aumento das mamas, quanto na reconstrução do tecido mamário após mastectomia. A segurança biológica dos implantes de silicone merece estudo relacionado aos processos de esterilização empregados, pois podem constituir-se em fator de comprometimento da estrutura química do polímero e, conseqüentemente, da biocompatibilidade. Este estudo consistiu na avaliação da biocompatibilidade de implantes mamários de silicone após terem sido submetidos aos processos de esterilização por calor seco, radiação gama e óxido de etileno. O parâmetro avaliado foi a viabilidade celular, empregando o método de difusão em agar e de captura do vermelho neutro. As amostras compreenderam implantes de silicone gel lisos, texturizados e revestidos com poliuretano e implantes texturizados pré-cheios com solução salina. Também foi realizado o teste de endotoxinas bacterianas pelo método do LAL e determinação da taxa de migração do gel de silicone (teste de bleed). Os três métodos de esterilização mostraram-se igualmente eficientes pela comprovação da condição de esterilidade dos implantes através de metodologia descrita na Farmacopéia Americana 27 edição. Os níveis de endotoxinas bacterianas dos implantes, também atenderam aos requisitos dos compêndios oficiais. Na avaliação da biocompatibilidade todos os implantes, independente dos processos de esterilização utilizados, apresentaram ausência de citotoxicidade. Os resultados do teste de bleed mostraram uma maior taxa de migração de gel para os implantes de superfície lisa em comparação com os implantes de superfície texturizada e revestida com poliuretano, quando esterilizados por calor seco. Ao comparar a taxa de migração do gel para os implantes de superfície lisa esterilizados por calor seco e óxido de etileno, obteve-se uma maior taxa de migração para aqueles implantes esterilizados por óxido de etileno. As diferentes avaliações realizadas neste estudo abrangeram aspectos biológicos, químicos e físicos relevantes para garantir um produto de boa qualidade e que, por assegurar a manutenção da característica de biocompatibilidade, resulta na segurança biológica deste tipo de implante.

Influência da reutilização na biocompatibilidade de materiais médico-hospitalares de uso único

A prática da reutilização de produtos médico-hospitalares de uso único vem sendo aplicada desde meados da década de setenta. A principal razão que tem contribuído para disseminação desta conduta pelas instituições hospitalares radicadas tanto nos países em desenvolvimento como naqueles considerados ricos, tem sido a aparente economia de custos. Apesar dos riscos relacionados com a prática da reutilização, como reações pirogênicas, danos ocasionados por bactérias consideradas patogênicas em pacientes imunologicamente comprometidos, danos na integridade fisica dos produtos, assim como aumento do período de permanência dos pacientes no hospital, têm despertado o interesse em avaliar aspectos fisicos e biológicos dos produtos médico-hospitalares reutilizados. Baseando-se nestas considerações foram aplicados desafios com esporos de Bacillus Subtilis varo niger ATCC 9372 e endotoxina bacteriana E. coli 055:B5. Os produtos desafiados foram cateteres intravenosos, torneira três vias e tubos de traqueostomia. A possível presença microbiana foi investigada após contaminação intencional dos esporos de B. Subtillis (107 ufc/unid.) com submissão das unidades contaminadas à limpeza e posterior esterilização, utilizando óxido de etileno/CFC na proporção 12:88. Os ciclos de reprocessamentos simulados de produtos médico-hospitalares consistiram de contaminação de cada unidade teste com carga microbiana, lavagem com detergente enzimático, secagem e esterilização. Ao término de cada ciclo de reprocessamento foram separadas unidades representativas para avaliação por contagem microbiana (pour plate), testes de esterilidade por inoculação direta e indireta, citotoxidade por cultura de células e microscopia eletrônica de varredura. A eficiência da esterilidade foi avaliada tanto por contagem microbiana como pelos testes de esterilidade, que resultaram em níveis microbianos de 103 ufc/unid. e detecção de contaminação até o 6° ciclo de reprocessamento nos cateteres intravenosos, tubos de traqueostomia e torneiras três vias. A segurança dos reprocessamentos dos produtos médico-hospitalares foi avaliada pela cultura de células de fibroblastos de camundongo (NCTC clone 929), as quais não apresentaram toxicidade. Entretanto, os resultados obtidos durante microscopia eletrônica de varredura comprovaram presença de carga microbiana após 10° ciclo de reprocessamento, assim como danos na superficie polimérica. Durante desafio com endotoxina bacteriana, que consistiu em contaminar as unidades com 200 UE, secagem e exposição ao ciclo de esterilização com óxido de etileno/CFC (12:88), verificou-se que após ciclos de reprocessamentos simulados, totalizando dez ciclos, foi possível detectar valores de recuperação de endotoxina em torno de 100%. Os cateteres-guia que foram adquiridos em instituição hospitalar após quatro reutilizações, apresentaram níveis de contaminação de 105 ufc/unid., assim como presença de bactérias consideradas patogênicas em pacientes comprometidos imunologicamente, já a detecção de endotoxina bacteriana nestes cateteres não foi considerada significativa. Logo, as avaliações aplicadas nas unidades submetidas aos ciclos de reprocessamentos simulados, assim como nos cateteres-guia reprocessados e reutilizados quatro vezes, refletiram a realidade de algumas instituições no âmbito nacional e internacional que praticam a reutilização de produtos médico-hospitalares de uso-único. Os resultados obtidos vêm enfatizar objeções quanto à prática da reutilização, considerando que a ausência de segurança pode ocasionar em danos ao paciente.

Modelagem e análise de desempenho de sistema para geração de energia elétrica através de ondas marítimas.

Mediante a crescente necessidade de aumento na oferta de energia elétrica devido à constante elevação na demanda mundial, esta dissertação avalia o desempenho de um sistema conversor de energia de ondas marítimas em energia elétrica. O sistema em análise é o de coluna de água oscilante com turbina de dupla ação instalado na costa. Utiliza-se um modelo regular de ondas como perturbação à dinâmica de uma câmara semi-submersa gerando fluxo de ar através de uma turbina à ar de dupla ação. O sistema final é não linear e com parâmetros variantes no tempo. A dissertação investiga possibilidades para o aumento do rendimento da turbina em diferentes condições de mar através do método de simulação numérica. Após a modelagem física e matemática do sistema escolhido, inicia-se a síntese de um controlador proporcional derivativo para controle da pressão de ar na turbina em torno da pressão ideal de trabalho da mesma. A análise inclui o comparativo entre os resultados do sistema com e sem controlador e a avaliação de robustez utilizando ondas com amplitude variável. O trabalho apresenta ainda propostas de otimização do sistema para trabalhar em condições similares a região de Pecém no Brasil. Pelos resultados obtidos nas simulações, conclui-se que o rendimento e a robustez do sistema podem melhorar utilizando um sistema controlado. O rendimento do sistema poderá ainda ser otimizado para a região de instalação.

New Approaches for Teaching Soil and Rock Mechanics Using Information and Communication Technologies

Soil and rock mechanics are disciplines with a strong conceptual and methodological basis. Initially, when engineering students study these subjects, they have to understand new theoretical phenomena, which are explained through mathematical and/or physical laws (e.g. consolidation process, water flow through a porous media). In addition to the study of these phenomena, students have to learn how to carry out estimations of soil and rock parameters in laboratories according to standard tests. Nowadays, information and communication technologies (ICTs) provide a unique opportunity to improve the learning process of students studying the aforementioned subjects. In this paper, we describe our experience of the incorporation of ICTs into the classical teaching-learning process of soil and rock mechanics and explain in detail how we have successfully developed various initiatives which, in summary, are: (a) implementation of an online social networking and microblogging service (using Twitter) for gradually sending key concepts to students throughout the semester (gradual learning); (b) detailed online virtual laboratory tests for a delocalized development of lab practices (self-learning); (c) integration of different complementary learning resources (e.g. videos, free software, technical regulations, etc.) using an open webpage. The complementary use to the classical teaching-learning process of these ICT resources has been highly satisfactory for students, who have positively evaluated this new approach.

Catchment characteristics and soil and water chemistry of the San Francisco basin and subbasins, Ecuador

In this study, the Mean Transit Time and Mixing Model Analysis methods are combined to unravel the runoff generation process of the San Francisco River basin (73.5 km**2) situated on the Amazonian side of the Cordillera Real in the southernmost Andes of Ecuador. The montane basin is covered with cloud forest, sub-páramo, pasture and ferns. Nested sampling was applied for the collection of streamwater samples and discharge measurements in the main tributaries and outlet of the basin, and for the collection of soil and rock water samples. Weekly to biweekly water grab samples were taken at all stations in the period April 2007-November 2008. Hydrometric data, Mean Transit Time and Mixing Model Analysis allowed preliminary evaluation of the processes controlling the runoff in the San Francisco River basin. Results suggest that flow during dry conditions mainly consists of lateral flow through the C-horizon and cracks in the top weathered bedrock layer, and that all subcatchments have an important contribution of this deep water to runoff, no matter whether pristine or deforested. During normal to low precipitation intensities, when antecedent soil moisture conditions favour water infiltration, vertical flow paths to deeper soil horizons with subsequent lateral subsurface flow contribute most to streamflow. Under wet conditions in forested catchments, streamflow is controlled by near surface lateral flow through the organic horizon. Exceptionally, saturation excess overland flow occurs. By absence of the litter layer in pasture, streamflow under wet conditions originates from the A horizon, and overland flow.

(Table 1) Lithium contents and isotopic composition in sediments from DSDP Holes 64-477 and 64-477A

Lithium isotopic compositions of hydrothermally altered sediments of Deep Sea Drilling Project (DSDP) site 477/477A, as well as high temperature vent fluids of the Guaymas Basin, have been determined to gain an understanding of lithium exchange during fluid-sediment interaction at this sediment-covered spreading center. Unaltered turbidite of the basin has a d6Li value of -10%, 5-7% heavier than fresh oceanic basalts. Contact metamorphism induced by a shallow sill intrusion results in a decrease of the lithium content of the adjacent sediments and a lighter isotopic value (-8%). Below the sill, sediments altered by a deep-seated hydrothermal system show strong depletions in lithium, while lithium isotopic compositions vary greatly, ranging from -11 to +1%. The shift to lighter composition is the result of preferential retention of the lighter isotope in recrystallized phases after destruction of the primary minerals. The complexity of the isotope profile is attributed to inhomogeneity in mineral composition, the tortuous pathway of fluids and the temperature effect on isotopic fractionation. The range of lithium concentration and d6Li values for the vent fluids sampled in 1982 and 1985 overlaps with that of the sediment-free mid-ocean ridge systems. The lack of a distinct expression of sediment input is explained in terms of a flow-through system with continuous water recharge. The observations on the natural system agree well with the results of laboratory hydrothermal experiments. The experimental study demonstrates the importance of temperature, pressure, water/rock ratio, substrate composition and reaction time on the lithium isotopic composition of the reacted fluid. High temperature authigenic phases do not seem to constitute an important sink for lithium and sediments of a hydrothermal system such as Guaymas are a source of lithium to the ocean. The ready mobility of lithium in the sediment under elevated temperature and pressure conditions also has important implications for lithium cycling in subduction zones.

(Table 2) AMS radiocarbon dates from sediment cores obtained during James Clark Ross cruise JR142, Kvitøya Trough

High-resolution geophysical and sediment core data are used to investigate the pattern and dynamics of former ice flow in Kvitøya Trough, northwestern Barents Sea. A new swath-bathymetric dataset identifies three types of submarine landform in the study area (streamlined landforms, meltwater channels and cavities, iceberg scours). Subglacially produced streamlined landforms provide a record of ice flow through Kvitøya Trough during the last glaciation. Flow directions are inferred from the orientations of streamlined landforms (drumlins, crag-and-tail features). Ice flowed northward for at least 135 km from an ice divide at the southern end of Kvitøya Trough. A large channel-cavity system incised into bedrock in the southern trough indicates that subglacial meltwater was present at the former ice-sheet base. Modest landform elongation ratios and a lack of mega-scale glacial lineations suggest that, although ice in Kvitøya Trough was melting at the bed and flowed faster than the likely thin and cold-based ice on adjacent banks, a major ice stream probably did not occupy the trough. Retreat was relatively rapid after 14-13.5 14C kyr B.P. and probably progressed via ice sheet-bed decoupling in response to rising sea level. There is little evidence for still stands during ice retreat or of ice-proximal deglacial sediments. Relict iceberg scours in present-day water depths of more than 350 m in the northern trough indicate that calving was an important mass loss mechanism during retreat.

Single planktonic foraminiferal Mg/Ca ratios of samples from sediment trap CBi3 upper off Cape Blanc (NW-Africa)

The data shows Mg/Ca ratios of single specimens of the planktonic foraminifera Globigerinoides ruber (pink and white variety) and Globorotalia Inflata from a sediment trap anchored off Cape Blanc (NW-Africa). Mg/Ca ratios were determined on an ICP-MS and ICP-OES at the University of Bremen, after flow-through cleaning. Additionally, shells sizes and calculated shell weights are provided.