Quadratic and symmetric bilinear forms on modules with unique base over a semiring

Peer reviewed

Spontaneous Unfolding and Refolding of FNIII Domains Assayed by Thiol Exchange

Fibronectin (FN) is a large extracellular matrix (ECM) protein that is made up of

type I (FNI), type II (FNII), & type III (FNIII) domains. It assembles into an insoluble

supra-­‐‑molecular structure: the fibrillar FN matrix. FN fibrillogenesis is a cell‐‑mediated process, which is initiated when FN binds to integrins on the cell surface. The FN matrix plays an important role in cell migration, proliferation, signaling & adhesion. Despite decades of research, the FN matrix is one of the least understood supra-­‐‑molecular protein assemblies. There have been several attempts to elucidate the exact mechanism of matrix assembly resulting in significant progress in the field but it is still unclear as to what are FN-­‐‑FN interactions, the nature of these interactions and the domains of FN that

are in contact with each other. FN matrix fibrils are elastic in nature. Two models have been proposed to explain the elasticity of the fibrils. The first model: the ‘domain unfolding’ model postulates that the unraveling of FNIII domains under tension explains fibril elasticity.

The second model relies on the conformational change of FN from compact to extended to explain fibril elasticity. FN contain 15 FNIII domains, each a 7-­‐‑strand beta sandwich. Earlier work from our lab used the technique of labeling a buried Cys to study the ‘domain unfolding’ model. They used mutant FNs containing a buried Cys in a single FNIII domain and found that 6 of the 15 FNIII domains label in matrix fibrils. Domain unfolding due to tension, matrix associated conformational changes or spontaneous folding and unfolding are all possible explanation for labeling of the buried Cys. The present study also uses the technique of labeling a buried Cys to address whether it is spontaneous folding and unfolding that labels FNIII domains in cell culture. We used thiol reactive DTNB to measure the kinetics of labeling of buried Cys in eleven FN III domains over a wide range of urea concentrations (0-­‐‑9M). The kinetics data were globally fit using Mathematica. The results are equivalent to those of H-­‐‑D exchange, and

provide a comprehensive analysis of stability and unfolding/folding kinetics of each

domain. For two of the six domains spontaneous folding and unfolding is possibly the reason for labeling in cell culture. For the rest of the four domains it is probably matrix associated conformational changes or tension induced unfolding.

A long-­‐‑standing debate in the protein-­‐‑folding field is whether unfolding rate

constants or folding rate constants correlate to the stability of a protein. FNIII domains all have the same ß sandwich structure but very different stabilities and amino acid sequences. Our study analyzed the kinetics of unfolding and folding and stabilities of eleven FNIII domains and our results show that folding rate constants for FNIII domains are relatively similar and the unfolding rates vary widely and correlate to stability. FN forms a fibrillar matrix and the FN-­‐‑FN interactions during matrix fibril formation are not known. FNI 1-­‐‑9 or the N-­‐‑ terminal region is indispensible for matrix formation and its major binding partner has been shown to be FNIII 2. Earlier work from our lab, using FRET analysis showed that the interaction of FNI 1-­‐‑9 with a destabilized FNIII 2 (missing the G strand, FNIII 2ΔG) reduces the FRET efficiency. This efficiency is restored in the presence of FUD (bacterial adhesion from S. pyogenes) that has been known to interact with FNI 1-­‐‑9 via a tandem ß zipper. In the present study we

use FRET analysis and a series of deletion mutants of FNIII 2ΔG to study the shortest fragment of FNIII 2ΔG that is required to bind FNI 1-­‐‑9. Our results presented here are qualitative and show that FNIII 2ΔC’EFG is the shortest fragment required to bind FNI 1-­‐‑9. Deletion of one more strand abolishes the interaction with FNI 1-­‐‑9.

Étude de quelques populations structurées : processus de coalescence et abondance d’une stratégie

Le fichiers qui accompagnent mon document ont été réalisés avec le logiciel Mathematica

Spectrally isometric elementary operators

We present criteria for unital elementary operators (of small length) on unital semisimple Banach algebras to be spectral isometries. The surjective ones among them turn out to be algebra automorphisms.

Elementary operators-still not elementary?

Properties of elementary operators, that is, finite sums of two-sided multiplications on a Banach algebra, have been studied under a vast variety of aspects by numerous authors. In this paper we review recent advances in a new direction that seems not to have been explored before: the question when an elementary operator is spectrally bounded or spectrally isometric. As with other investigations, a number of subtleties occur which show that elementary operators are still not elementary to handle.

Studio sulla bontà dell'approssimazione perturbativa per l'oscillatore anarmonico

Nell'ambito della meccanica quantistica è stato sviluppato uno strumento di calcolo al fine di studiare sistemi per i quali è troppo difficile risolvere il problema di Schrödinger. Esso si basa sull'idea di considerare un sistema semplice, totalmente risolvibile, e perturbarlo fino ad ottenere un'Hamiltoniana simile a quella che si vuole studiare. In questo modo le soluzioni del sistema più complicato sono le soluzioni note del problema semplice corrette da sviluppi in serie della perturbazione. Nonostante il grande successo della Teoria perturbativa, essendo una tecnica di approssimazione, presenta delle limitazioni e non può essere usata in ogni circostanza. In questo lavoro di tesi è stata valutata l'efficacia della Teoria perturbativa ricercando la compatibilità tra le soluzioni trovate col metodo analitico e quelle esatte ottenute numericamente. A tale scopo è stato usato il sistema fisico dell'oscillatore anarmonico, ovvero un oscillatore armonico standard sottoposto ad una perturbazione quartica. Per l'analisi numerica invece è stato utilizzato il programma Wolfram Mathematica. La trattazione seguita ha dimostrato che la Teoria perturbativa funziona molto bene in condizioni di bassa energia e di piccole perturbazioni. Nel momento in cui il livello energetico aumenta e l'intensità della perturbazione diventa significativa, i risultati analitici cominciano a divergere da quelli ottenuti numericamente.

Valutazione numerica del numero di Nusselt per una regione di ingresso termico

L’idea di questa tesi è nata dalla volontà di verificare il lavoro svolto come oggetto di studio di illustri scienziati che si prefissero come traguardo la risoluzione di questo problema, che aveva come obiettivo la comprensione, la previsione e l’ottimizzazione dei fenomeni legati allo scambio termico convettivo attraverso le svariate geometrie di superficie. Gli steps per il raggiungimento dello scopo oggetto di questa tesi, pertanto, possono essere così riassunti: 1. definizione di una corretta metodologia di calcolo dei campi fluidodinamico e termico, per un condotto piano infinitamente lungo, in condizioni di completo sviluppo; 2. dimostrazione della fattibilità di un’ottimizzazione di tale geometria, tramite l’utilizzo del software Mathematica; 3. trovare l’andamento del numero di Nusselt e verificare se il risultato ottenuto coincide con il risultato che si trova in letteratura relativamente al caso studiato. Da quanto ottenuto mediante i calcoli realizzati con il software Mathematica possiamo concludere che l’andamento del numero di Nusselt, ottenuto tenendo conto delle condizioni al contorno di tipo T in un condotto con pareti piane infinitamente lungo, ci dimostrano che i calcoli precedentemente effettuati sono corretti in quanto corrispondo ai risultati presenti in letteratura.

Studio del campo di velocità per fluidi in moto laminare all'interno di condotti

Lo scopo di questa tesi è quello di ottenere una rappresentazione grafica del profilo di velocità di un fluido all’interno di un condotto. In particolare si studieranno le equazioni di bilancio facendo alcune ipotesi semplificative riguardo il moto del fluido. Si considererà un moto laminare in condizione di completo sviluppo dinamico e convezione forzata. Grazie a queste ipotesi si riuscirà ad ottenere un’equazione semplificata di Navier-Stokes, che permetterà di calcolare l’andamento della velocità all’interno di condotti con qualsiasi forma della sezione. In questo caso si confronterà il profilo di velocità di un condotto a sezione circolare con uno a sezione circolare forata come in uno scambiatore di calore a tubi concentrici. Per risolvere l’equazione di Navier-Stokes e stampare l’andamento delle velocità all’interno della sezione del condotto si è utilizzato il software “Mathematica”, che è stato appreso durante l’attività di tirocinio curriculare. Questo software offre un supporto notevole allo studio matematico di qualsiasi problema. Permette inoltre di avere un riscontro grafico dei risultati ottenuti, direttamente nell’interfaccia utilizzata per la stesura del codice. Per rappresentare il profilo di velocità sarà inoltre utilizzato il metodo degli elementi finiti all’interno di Mathematica, che permetterà di ottenere una soluzione più uniforme e vicina alla realtà. Il metodo degli elementi finiti (FEM) permette di semplificare lo studio del moto di un fluido, in quanto ci dà la possibilità di avere un sistema di equazioni algebriche che ne descrivono il moto, invece di equazioni differenziali e le sue relative condizioni al contorno. Sarà quindi brevemente descritto questo metodo che è stato di grande aiuto tramite l’implementazione della “mesh” su Mathematica.

Étude de quelques populations structurées : processus de coalescence et abondance d’une stratégie

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El aprendizaje de funciones con software informático

El presente trabajo está enmarcado dentro de un proyecto de aplicación de las técnicas de una Ingeniería Didáctica (M. Artigue) en la enseñanza de la Matemática, a fin de facilitar el aprendizaje de temas específicos de la asignatura, contextualizando saberes y procedimientos. Es una experiencia realizada con un grupo de alumnos de la cátedra Matemática de primer año de carreras de Ciencias Naturales, (Profesorado y Licenciatura en Ciencias Biológicas, Ingeniería en Recursos Naturales y Medio Ambiente) y del Profesorado en Química que se dicta en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad Nacional de La Pampa-Argentina. El objetivo de esta propuesta fue generar una mayor participación en las clases prácticas, promover el aprendizaje y mayor interés en el tema funciones, en particular las exponenciales, logarítmicas y trigonométricas, utilizando medios tecnológicos, específicamente la computadora y los software Mathematica y Derive, instalados en el gabinete de Computación de nuestra casa de estudios. Disponiendo los alumnos de los apuntes con las sentencias y comandos necesarios de ambos software, analizaron las funciones desarrolladas previamente en las clases teóricas; representando, relacionando y operando con los ejercicios incluídos en el trabajo práctico del tema, visualizaron las características de cada una y resolvieron situaciones problemáticas integradoras. Concluimos que la experiencia realizada resultó positiva y actuó como un agente motivador en otros alumnos que permanecían indiferentes a la aprehensión del tema propuesto.

A classe de distribuições de Panjer e a modelação do risco coletivo

O principal objetivo desta dissertação é analisar a classe de distribuições de Panjer, algumas das suas extensões e a utilização destas na modelação do risco coletivo. Inicialmente, são referidos alguns momentos históricos importantes no estudo da família de distribuições de Panjer e no desenvolvimento do modelo do risco coletivo. Apresentamos também alguns artigos publicados nos últimos vinte anos sobre estas temáticas. Depois, são apresentados os conceitos e instrumentos fundamentais na construção das extensões da família de Panjer e na construção recursiva das distribuições do modelo do risco coletivo. Tais conceitos e instrumentos incluem a função geradora de probabilidades, a transformada de Laplace, a mistura e modi cação de distribuições de probabilidade. Seguidamente, são caracterizadas as distribuições discretas pertencentes à classe de Panjer, distribuições essas denominadas de distribuições de contagem básicas, de nidas a recursão de Panjer e duas suas extensões e apresentadas as distribuições pertencentes a cada uma delas. Finalmente, é apresentado o modelo do risco coletivo, designadamente o modelo composto das indemnizações agregadas, cujas distribuições, neste caso, são construídas através do método recursivo. São também expostos dois métodos de construção de distribuições aritméticas. A dissertação termina com a dedução de alguns modelos particulares para o risco coletivo, obtidos com o auxílio dos programas informáticos Mathematica e R.

A classe de distribuições de Panjer e a modelação do risco coletivo

O principal objetivo desta dissertação é analisar a classe de distribuições de Panjer, algumas das suas extensões e a utilização destas na modelação do risco coletivo. Inicialmente, são referidos alguns momentos históricos importantes no estudo da família de distribuições de Panjer e no desenvolvimento do modelo do risco coletivo. Apresentamos também alguns artigos publicados nos últimos vinte anos sobre estas temáticas. Depois, são apresentados os conceitos e instrumentos fundamentais na construção das extensões da família de Panjer e na construção recursiva das distribuições do modelo do risco coletivo. Tais conceitos e instrumentos incluem a função geradora de probabilidades, a transformada de Laplace, a mistura e modi cação de distribuições de probabilidade. Seguidamente, são caracterizadas as distribuições discretas pertencentes à classe de Panjer, distribuições essas denominadas de distribuições de contagem básicas, de nidas a recursão de Panjer e duas suas extensões e apresentadas as distribuições pertencentes a cada uma delas. Finalmente, é apresentado o modelo do risco coletivo, designadamente o modelo composto das indemnizações agregadas, cujas distribuições, neste caso, são construídas através do método recursivo. São também expostos dois métodos de construção de distribuições aritméticas. A dissertação termina com a dedução de alguns modelos particulares para o risco coletivo, obtidos com o auxílio dos programas informáticos Mathematica e R.

Asociación de las violencias física, sexual y comunitaria con el embarazo en adolescentes: análisis multinivel

Objetivos Determinar si existe asociación entre la exposición a violencia, experimentada a nivel individual o municipal, y el embarazo adolescente en mujeres Colombianas entre 13 y 19 años de edad que contestaron la Encuesta de Demografía y Salud en el año 2010. Métodos Estudio de corte transversal, nacional y multinivel. Se tomaron datos de dos niveles jerárquicos: Nivel- 1: Datos individuales de una muestra representativa de 13.313 mujeres entre 13 y 19 años de edad provenientes de La Encuesta Nacional de Demografía y Salud del año 2010 y Nivel- 2: Datos municipales de 258 municipios provenientes de las estadísticas vitales del DANE. Resultados La prevalencia del embarazo adolescente fue del 16.8% IC 95% [16.2-17.4]. El análisis mostró que la asociación entre embarazo adolescente y violencia tanto individual, representada como violencia sexual [OR= 6.99 IC99% 4.80-10.10] y violencia física [OR= 1.74 IC99% 1.47-2.05] así como la violencia municipal medida con tasas de homicidios altas [OR= 1.99 IC99% 1.29-3.07] y muy altas [OR= 2.10 IC99% 1.21-3.61] se mantuvo estadísticamente significativa después de ajustar por las variables: Edad [OR= 1.81 IC99% 1.71-1.91], ocupación [OR= 1.62 IC99% 1.37-1.93], educación primaria o sin educación [OR= 2.20 IC99% 1.47-3.30], educación secundaria [OR= 1.70 IC99% 1.24-2.32], asistir al colegio [OR= 0.18 IC99% 0.15-0.21], conocimiento en la fisiología reproductiva [OR= 1.28 IC99% 1.06-1.54], el índice de riqueza Q1, Q2, Q3 [OR= 2.18 IC99% 1.42-3.34], [OR= 2.00 IC99% 1.39-2.28], [OR= 1.82 IC99% 1.92-2.25] y alto porcentaje de Necesidades básicas insatisfechas a nivel municipal [OR= 2.34 IC99% 1.55-3.52]. Conclusiones Este estudio mostró una relación significativamente estadística entre la violencia sexual y física con el inicio de relaciones sexuales y embarazo adolescente después de controlar por factores sociodemográficos y conocimientos en reproducción sexual en mujeres colombianas de 13 a 19 años en el año 2010. Esta asociación debe continuar siendo estudiada para lograr optimizar las estrategias de prevención y disminuir la tasa actual de embarazos adolescentes en el país y sus consecuencias.

On polynomials with given Hilbert function and applications

Using Macaulay's correspondence we study the family of Artinian Gorenstein local algebras with fixed symmetric Hilbert function decomposition. As an application we give a new lower bound for the dimension of cactus varieties of the third Veronese embedding. We discuss the case of cubic surfaces, where interesting phenomena occur.

A finite-strain solid–shell using local Löwdin frames and least-squares strains

A finite-strain solid–shell element is proposed. It is based on least-squares in-plane assumed strains, assumed natural transverse shear and normal strains. The singular value decomposition (SVD) is used to define local (integration-point) orthogonal frames-of-reference solely from the Jacobian matrix. The complete finite-strain formulation is derived and tested. Assumed strains obtained from least-squares fitting are an alternative to the enhanced-assumed-strain (EAS) formulations and, in contrast with these, the result is an element satisfying the Patch test. There are no additional degrees-of-freedom, as it is the case with the enhanced-assumed-strain case, even by means of static condensation. Least-squares fitting produces invariant finite strain elements which are shear-locking free and amenable to be incorporated in large-scale codes. With that goal, we use automatically generated code produced by AceGen and Mathematica. All benchmarks show excellent results, similar to the best available shell and hybrid solid elements with significantly lower computational cost.