Fracture of materials undergoing solid-solid phase transformation

A large number of technologically important materials undergo solid-solid phase transformations. Examples range from ferroelectrics (transducers and memory devices), zirconia (Thermal Barrier Coatings) to nickel superalloys and (lithium) iron phosphate (Li-ion batteries). These transformations involve a change in the crystal structure either through diffusion of species or local rearrangement of atoms. This change of crystal structure leads to a macroscopic change of shape or volume or both and results in internal stresses during the transformation. In certain situations this stress field gives rise to cracks (tin, iron phosphate etc.) which continue to propagate as the transformation front traverses the material. In other materials the transformation modifies the stress field around cracks and effects crack growth behavior (zirconia, ferroelectrics). These observations serve as our motivation to study cracks in solids undergoing phase transformations. Understanding these effects will help in improving the mechanical reliability of the devices employing these materials.

In this thesis we present work on two problems concerning the interplay between cracks and phase transformations. First, we consider the directional growth of a set of parallel edge cracks due to a solid-solid transformation. We conclude from our analysis that phase transformations can lead to formation of parallel edge cracks when the transformation strain satisfies certain conditions and the resulting cracks grow all the way till their tips cross over the phase boundary. Moreover the cracks continue to grow as the phase boundary traverses into the interior of the body at a uniform spacing without any instabilities. There exists an optimal value for the spacing between the cracks. We ascertain these conclusion by performing numerical simulations using finite elements.

Second, we model the effect of the semiconducting nature and dopants on cracks in ferroelectric perovskite materials, particularly barium titanate. Traditional approaches to model fracture in these materials have treated them as insulators. In reality, they are wide bandgap semiconductors with oxygen vacancies and trace impurities acting as dopants. We incorporate the space charge arising due the semiconducting effect and dopant ionization in a phase field model for the ferroelectric. We derive the governing equations by invoking the dissipation inequality over a ferroelectric domain containing a crack. This approach also yields the driving force acting on the crack. Our phase field simulations of polarization domain evolution around a crack show the accumulation of electronic charge on the crack surface making it more permeable than was previously believed so, as seen in recent experiments. We also discuss the effect the space charge has on domain formation and the crack driving force.

Organization and function of the phage Lambda chromosome

The process of prophage integration by phage λ and the function and structure of the chromosomal elements required for λ integration have been studied with the use of λ deletion mutants. Since att^φ, the substrate of the integration enzymes, is not essential for λ growth, and since att^φ resides in a portion of the λ chromosome which is not necessary for vegetative growth, viable λ deletion mutants were isolated and examined to dissect the structure of att^φ.

Deletion mutants were selected from wild type populations by treating the phage under conditions where phage are inactivated at a rate dependent on the DNA content of the particles. A number of deletion mutants were obtained in this way, and many of these mutants proved to have defects in integration. These defects were defined by analyzing the properties of Int-promoted recombination in these att mutants.

The types of mutants found and their properties indicated that att^φ has three components: a cross-over point which is bordered on either side by recognition elements whose sequence is specifically required for normal integration. The interactions of the recognition elements in Int-promoted recombination between att mutants was examined and proved to be quite complex. In general, however, it appears that the λ integration system can function with a diverse array of mutant att sites.

The structure of att^φ was examined by comparing the genetic properties of various att mutants with their location in the λ chromosome. To map these mutants, the techniques of heteroduplex DNA formation and electron microscopy were employed. It was found that integration cross-overs occur at only one point in att^φ and that the recognition sequences that direct the integration enzymes to their site of action are quite small, less than 2000 nucleotides each. Furthermore, no base pair homology was detected between att^φ and its bacterial analog, att^B. This result clearly demonstrates that λ integration can occur between chromosomes which have little, if any, homology. In this respect, λ integration is unique as a system of recombination since most forms of generalized recombination require extensive base pair homology.

An additional study on the genetic and physical distances in the left arm of the λ genome was described. Here, a large number of conditional lethal nonsense mutants were isolated and mapped, and a genetic map of the entire left arm, comprising a total of 18 genes, was constructed. Four of these genes were discovered in this study. A series of λdg transducing phages was mapped by heteroduplex electron microscopy and the relationship between physical and genetic distances in the left arm was determined. The results indicate that recombination frequency in the left arm is an accurate reflection of physical distances, and moreover, there do not appear to be any undiscovered genes in this segment of the genome.

Estudo das alterações microcirculatórias na população idosa comparadas com adultos jovens

O envelhecimento populacional é um fenômeno mundial, assim como o predomínio de mortes por doenças cardiovasculares. Estudos demonstram que o envelhecimento acarreta aumento da rigidez vascular e perturbações na reatividade macrovascular. O presente estudo comparou a microcirculação deste processo com adultos jovens através da pletismografia de oclusão venosa (POV) e da videocapilaroscopia do leito periungueal (VC). Para isto, desenvolveu-se um estudo transversal com dois grupos: idade entre 18 e 30 anos (n=16) e outro grupo com idade igual ou superior a 60 anos (n=21), além da subdivisão deste grupo em três subgrupos: idosas saudáveis (n=8), idosas em tratamento de hipertensão arterial (IDHAS,n=6) e idosas em tratamento de dislipidemia (IDDIS,n=6). Foram realizadas avaliações clínica, antropométrica, bioquímica e microcirculatória. Como resultados, a VC mostrou aumento dos diâmetros capilares aferente, apical e eferente e redução da relação velocidade máxima/ velocidade basal de deslocamento de hemácias para grupo de idosas e todos os subgrupos. A POV revelou diminuição da vasodilatação endotélio-dependente em todos os grupos estudados e a vasodilatação endotélio-independente alterou-se apenas em IDHAS e IDDIS. Como conclusões houve, no envelhecimento, alterações estruturais e funcionais da microcirculação assim como redução da vasodilatação endotélio-dependente. A vasodilatação endotélio-independente manteve-se inalterada, indicando que a célula muscular lisa da parede vascular permanece preservada, porém sofre alterações nos grupos IDHAS e IDDIS.

Prevalência de sintomas depressivos em uma população de idosos usuários de serviços públicos

Esta dissertação pretende estimar a prevalência de sintomas depressivos em idosos segundo três níveis de complexidade de atenção à saúde e estudar a co-ocorrência de sintomas depressivos e incapacidade funcional. No Brasil, a transição demográfica ocorreu de forma rápida e explosiva. À medida que o número de idosos cresce ocorre o aumento da prevalência de doenças crônicas e suas complicações. A habilidade funcional pode ser vista como uma medida de resumo do impacto geral das condições médicas no contexto do ambiente e do sistema de apoio social do indivíduo, e deve ser uma consideração importante em qualquer planejamento de saúde. Uma enfermidade associada a elevado grau de incapacidade funcional é a depressão. Entre os agravos de saúde mental, a depressão é um dos mais comuns e importantes problemas psiquiátricos entre indivíduos idosos. Trata-se de estudo transversal com tamanho amostral de 643 idosos com idade de 65 ou mais anos selecionados aleatoriamente e usuários de três serviços públicos de saúde com níveis crescentes de complexidade (primário, secundário e terciário). A prevalência de sintomas depressivos foi estimada a partir da EDG-15, já traduzida e validada para uso no Brasil. O nível de estado funcional foi definido conforme os escores dos instrumentos SF-36 e HAQ. A prevalência de sintomas depressivos na amostra total foi de 45,2% (IC=41,1 49,3). Estratificando por unidade, a prevalência foi de 35,3% no nível primário, 47,6% no nível secundário e 51,7% no nível terciário (p=0,004). As prevalências encontradas foram altas nos três níveis de complexidade de atendimento, inclusive na população de idosos da unidade básica de saúde, apesar de serem idosos mais independentes e mais saudáveis. A prevalência geral de sintomas depressivos aumentou à medida que o grau de incapacidade funcional também aumentou. A busca ativa por idosos com sintomas depressivos é importante em todos os níveis de complexidade de atendimento do sistema de saúde.

Validade e confiabilidade do Questionário de Qualidade de Vida para Pacientes Orto-cirúrgicos (B-OQLQ)

O Orthognathic Quality of Life Questionnaire (OQLQ) foi desenvolvido em 2000 e validado em 2002, com o objetivo de analisar os impactos e benefícios do tratamento orto-cirúrgico na qualidade de vida dos pacientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a validade de construto e confiabilidade da versão brasileira deste instrumento, B-OQLQ, para verificar se, no processo de adaptação transcultural, as propriedades psicométricas do questionário original foram mantidas. Para tal, foi realizado um estudo seccional com uma amostra composta por cento e um pacientes com necessidade de tratamento ortodôntico-cirúrgico no Hospital Universitário Pedro Ernesto (HUPE) e na Faculdade de Odontologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), utilizando o B-OQLQ na forma de autopreenchimento. A média de idade dos pacientes foi de 26,51 (dp= 9,25), sendo a maioria do sexo feminino (58,42%; n=59) e maior que 21 anos (n=68, 67,33%). Quanto ao tipo de cirurgia, 42,57% (n=43) da amostra necessitavam fazer procedimento cirúrgico que envolveria as duas bases ósseas, 16,83% (n=17) necessitavam operar apenas uma das bases ósseas e para 40,59% (n=41) dos pacientes ainda não era possível definir qual o tipo de cirurgia seria necessária. Uma ortodontista treinada examinou os dentes dos pacientes para registrar o Índice de Dentes Cariados, Perdidos e Obturados (CPOD). A validade de construto foi acessada através do teste de correlação de Spearman entre as pontuações do B-OQLQ e do questionário Oral Health Impact Profile (OHIP-14) e das pontuações do B-OQLQ com as pontuações obtidas através de indicadores subjetivos e objetivos de saúde. A confiabilidade foi acessada em termos de consistência interna e estabilidade (teste-reteste), utilizando-se o alfa de Cronbach e o Coeficiente de Correlação Intraclasse (CCI), respectivamente. Os escores do B-OQLQ se correlacionaram significativamente com: o escore total do OHIP-14 (rs=0,70, p<0,001), a saúde bucal percebida (rs=-0,24, p=0,02), a qualidade de vida medida por um item único de avaliação (rs=-0,29, p=0,03), a satisfação com a aparência física (rs=-0,40, p<0,001) e a satisfação com a aparência facial (rs=-0,39, p=0,0001). Foi encontrada uma associação entre a faixa etária e o escore total do B-OQLQ (p=0,0012), sendo que pacientes maiores de 21 anos obtiveram escores mais elevados que pacientes mais novos. A associação entre o escore total do B-OQLQ e o tipo de cirurgia não foi estatisticamente significativa. O alfa de Cronbach e o CCI foram 0,95 e 0,90, respectivamente. Os domínios do B-OQLQ que mais causaram impacto na qualidade de vida foram aspectos sociais da deformidade (13,0; dp= 10,54) e estética facial (11,81; dp= 6,23). A versão brasileira do questionário OQLQ se mostrou um instrumento válido e confiável, com boas propriedades psicométricas podendo, portanto, ser considerada um instrumento apropriado para acessar o impacto da deformidade dentofacial na qualidade de vida de pacientes portadores desta condição.

Estresse no trabalho e lesões por esforços repetitivos (LER) em servidores públicos de uma Universidade no Estado do Rio de Janeiro: Estudo Pró-Saúde

O presente estudo avalia a associação entre estresse no trabalho e auto-relato de diagnóstico médico de lesão por esforço repetitivo (LER). Trata-se de um estudo seccional, inserido no Estudo Pró-Saúde, que consiste no acompanhamento de uma coorte de funcionários técnico-administrativos de uma universidade no Estado do Rio de Janeiro. Os dados foram obtidos, no ano de 2001, a partir da aplicação de um questionário auto-preenchível. A população de estudo constou de 3.314 funcionários, dentre os quais, 485 apresentaram auto-relato de diagnóstico médico de LER, após sua admissão como funcionários da universidade. A prevalência de LER foi maior entre as mulheres (19,4%) do que entre os homens (8,8%). O estresse no trabalho foi avaliado através da versão reduzida do Job Content Questionnaire, desenvolvido por Karasek e Theorell, cujas questões se destinam a avaliar a demanda psicológica, o controle sobre o próprio trabalho e, o apoio social no trabalho. A análise do estresse no trabalho foi realizada de acordo com os quadrantes propostos por Karasek (1979): baixa exigência (baixa demanda e alto controle); trabalho passivo (baixa demanda e baixo controle); alta exigência (alta demanda e baixo controle) e; trabalho ativo (alta demanda e alto controle). Nesta análise, utilizou-se como categoria de referência, a baixa exigência, por compor um cenário ideal de trabalho. Após ajuste por variáveis socioeconômicas e demográficas (idade, escolaridade e renda familiar per capita) e, ocupacionais (anos de trabalho na universidade e ocupação), homens e mulheres com alta exigência no trabalho, apresentaram uma chance maior de serem acometidos por LER (homens: OR= 1,88; IC95% 1,07-3,29 e mulheres: OR= 1,90; IC95% 1,32-2,02). No ajuste adicional pelo apoio social no trabalho, houve redução da força da associação, para ambos os sexos. Para as mulheres com alta exigência no trabalho, esta associação manteve-se significativa (OR= 1,63; IC95%= 1,12-2,37); enquanto que para os homens, esta associação ficou marginalmente significante (OR= 1,62; IC95%= 0,91-2,87). Este estudo reforça que o desequilíbrio entre a demanda psicológica no trabalho e o controle sobre o próprio trabalho é importante na ocorrência de LER e, portanto, pode ser útil na elaboração de medidas preventivas desse crescente problema de sáude pública. Espera-se que as hipóteses geradas neste estudo possam ser testadas em novas investigações que incorporem o desenho longitudinal, como o Estudo Pró-Saúde, no qual este se insere.

Celiac disease in the Mediterranean area

Background: The World Gastroenterology Organization recommends developing national guidelines for the diagnosis of Celiac Disease (CD): hence a profile of the diagnosis of CD in each country is required. We aim to describe a cross-sectional picture of the clinical features and diagnostic facilities in 16 countries of the Mediterranean basin. Since a new ESPGHAN diagnostic protocol was recently published, our secondary aim is to estimate how many cases in the same area could be identified without a small intestinal biopsy. Methods: By a stratified cross-sectional retrospective study design, we examined clinical, histological and laboratory data from 749 consecutive unselected CD children diagnosed by national referral centers. Results: The vast majority of cases were diagnosed before the age of 10 (median: 5 years), affected by diarrhea, weight loss and food refusal, as expected. Only 59 cases (7.8%) did not suffer of major complaints. Tissue transglutaminase (tTG) assay was available, but one-third of centers reported financial constraints in the regular purchase of the assay kits. 252 cases (33.6%) showed tTG values over 10 times the local normal limit. Endomysial antibodies and HLA typing were routinely available in only half of the centers. CD was mainly diagnosed from small intestinal biopsy, available in all centers. Based on these data, only 154/749 cases (20.5%) would have qualified for a diagnosis of CD without a small intestinal biopsy, according to the new ESPGHAN protocol. Conclusions: This cross-sectional study of CD in the Mediterranean referral centers offers a puzzling picture of the capacities to deal with the emerging epidemic of CD in the area, giving a substantive support to the World Gastroenterology Organization guidelines.

A voz e a vez de Eva: a nova heroína contemporânea em obras de José Saramago

A proposta deste trabalho é realizar uma análise da figura feminina nos romances Jangada de pedra, História do cerco de Lisboa e Ensaio sobre a cegueira, de José Saramago. Iniciando por uma breve pesquisa da história da mulher como forma de traçar a longa trajetória por que passou até a sua emancipação, o estudo revela, através da análise de diferentes identidades femininas, a abertura de uma nova concepção de mulher na literatura portuguesa.O escritor propõe em sua obra uma reflexão sobre a situação do mundo através do indivíduo e suas atitudes, responsabilidades e anseios. Os ensinamentos que seus romances costumam transmitir aos leitores, na maioria das vezes, partem de personagens femininas. A mulher se completa realizando o papel de mãe, protetora e companheira e, ao mesmo tempo, de amante e guerreira. Considerada pelo presente trabalho uma heroína contemporânea, ela engloba estas duas vertentes que a sociedade por muito tempo insistiu em separar, cuidando da casa e da família ao mesmo tempo em que trabalha e busca seu sustento fora de casa Também é a mulher que, nesta obra, tem o poder da sensibilidade e da compaixão ajudando àqueles que precisam, mesmo quando mal os conhece. E também é ela quem consegue, encantadoramente, metamorfosear-se de menina a mulher, intercalando as imagens de santa e prostituta, sedutora externamente e pura em sua essência.Entretanto, a escrita saramagueana não trata apenas de inibir a matriz patriarcal, ignorando com isso o papel do homem. O que há é o resgate das culturas primitivas matriarcais, com a mulher e o homem governando em igualdade e harmonia. Por este motivo, o homem também é muito importante em seus romances já que, em união com a mulher, incentivado e guiado por ela, partem juntos, através do amor, para uma travessia (humana) existencial, na busca do conhecimento

Níveis de TSH e sintomas depressivos em mulheres acima de 35 anos do Município do Rio de Janeiro

Alguns estudos vêm apontando o hipotireoidismo como um fator de risco para depressão; entretanto, esta associação é ainda controversa. Como objetivo o presente estudo estimou a prevalência de sintomas depressivos numa amostra probabilística de mulheres e investigou se existe uma associação entre níveis de TSH e a presença de sintomas depressivos. Conduzimos um estudo transversal de base populacional onde avaliou-se uma amostra de mulheres com 35 anos ou mais anos de idade, residentes no município do Rio de Janeiro (RJ), que foram entrevistadas e tiveram amostras de sangue coletadas. O desenho de amostra proposto para a pesquisa seguiu um modelo de amostragem probabilística por conglomerado, em três estágios de seleção, tendo por base os setores censitários do município. A função tireoidiana foi medida pelo TSH sérico, a partir das amostras coletadas no domicílio. Para avaliação da presença/ausência de sintomas depressivos utilizou-se um instrumento padronizado e validado (PRIME-MD). Foram também coletados dados sócio demográficos e outras informações de saúde da participante. A prevalência de sintomas depressivos, frequências e associações foram calculadas levando-se em conta o desenho de amostra complexo, utilizando procedimentos específicos do pacote SAS (versão 9.1). Da amostra de 1500 mulheres, 1298 foram entrevistadas, sendo o percentual de não-resposta igual a 13,5%. A amostra final foi composta por 1249 participantes, onde foi encontrada uma prevalência de sintomas depressivos igual a 45,9%. Em relação aos níveis de TSH, 4,8% da amostra apresentaram-se acima do ponto de corte adotado (≥6,0 mUl/ml). Destas, 61,9% apresentaram sintomas depressivos, contra 44,9% entre as mulheres com TSH<6,0 (p=0,04). A análise ajustada mostrou que mulheres com nível de TSH≥6,0 tiveram uma chance duas vezes maior de apresentarem sintomas depressivos do que aquelas com TSH normal (OR=2,04). Ao excluir da análise as participantes que auto-referiram diagnóstico prévio de doença tireoidiana, a associação entre níveis de TSH e sintomas depressivos perdeu a significância. Concluindo, foi observada alta prevalência de sintomas depressivos na amostra, especialmente entre o grupo com níveis elevados de TSH. Os resultados chamam atenção para a importância de se investigar em pacientes deprimidos a comorbidade tireoidiana.

Estresse no trabalho de enfermeiros que atuam em hospitais privados segundo o modelo demanda-controle

O objeto de estudo foi os níveis de demanda psicológica e controle sobre o trabalho de enfermeiros que atuam em hospitais privados. O objetivo geral avaliar os níveis de demanda psicológica e controle sobre o trabalho de enfermeiros que atuam em hospitais privados de acordo com o Modelo Demanda-Controle. Trata-se de um estudo transversal realizado com 69 enfermeiros (n=69) que atuam em diversos hospitais privados. Para caracterização da amostra utilizou-se o Questionário Sociodemográfico e para avaliar os aspectos psicossociais do trabalho o Job Content Questionnaire. A coleta de dados foi entre os meses de setembro e outubro de 2014. Para análise dos dados utilizou-se o programa SPSS 18.0 e o programa Microsoft Excel Office 2010. Os principais resultados encontrados na amostra estudada foram a predominância do sexo feminino (78,3%), com idade entre 24 e 47 anos de idade sendo maioria com a idade entre 20 e 29 anos, 50,7% relataram ser casados. Quanto à exposição ao estresse o estudo demonstrou que a amostra possui trabalho de alta exigência (56,5%) e trabalho ativo (53,6%). Diante do exposto, conclui-se que a amostra é de trabalhadores que possuem Alta exigência e Alto controle caracterizando trabalho ativo, o que seria o ideal no trabalho do enfermeiro, embora nem todos os âmbitos de atuação deste profissional permita tal liberdade, dado a aspectos inerentes da profissão, por exemplo, a fragmentação dos processos de trabalho, a burocratização, rotinização, hierarquia rígida dentre outros. Entende-se que novos estudos utilizando este modelo de instrumento podem contribuir para o conhecimento das reais condições de trabalho dos enfermeiros, com foco nos aspectos psicossociais, que são potenciais estímulos para o estresse no trabalho. Este conhecimento nos remete a uma reflexão mais aprofundada da saúde do trabalhador de enfermagem no âmbito hospitalar, além de nos permitir refletir sobre as mudanças necessárias para a redução das demandas psicológicas no trabalho permitindo maior autonomia e versatilidade na execução das tarefas, que podem contribuir para melhoria da qualidade de vida no trabalho, consequentemente melhoria na assistência prestada.

Study of the mechanism for synthesizing superheavy nuclei based on dinuclear system

Based on the concept of dinuclear system, considering the strong competition between fusion and quasiffision processes, by solving the master equation numerically to calculate the fusion probability of superheavy nuclei, we have estimated the excitation functions for the reactions Ti-50, Fe-58 + Pb-208, Bi-209, and the experimental data are basically reproduced. For different incident energies and different angular momentum, the effects on fusion and survival probability and the contribution to evaporation residue cross section have been given. These results help to further understand the mechanism for, synthesizing superheavy nuclei.

北京市中学生考试焦虑状况及其相关因素分析

In order to analyze the test anxiety of Beijing's high school students, relevant factors affecting test anxiety and how those factors have effect on the test anxiety of those high school students, a cross-sectional study had been conducted among 2,089 students randomly selected from 15 high schools in Beijing, using the Test Anxiety Scale（TAS）, Parenting Style Scale (PSS) and Academic Aggregate Graphic (AAG). Five months later, 194 students from one of those high schools were retested with TAS with students remaining anonymous. In the retest, the classes and birth dates of those students were strictly matched. This paper is composed of three parts to examine the issue. The first part examines the test anxiety among high school students in Beijing and establishes the model; the second part conducts a comparative study of issues related to test anxiety and academic performance; the third part examines the factors affecting test anxiety and establishes the model. Results showed that: 1. The reliability and validity of TAS are satisfied and can meet survey requirement. The 25-item version of TAS turned out to have equal or even better performance compared with the original 37-item version. 2. Incidence of test anxiety in high schools of Beijing: 57.9 percent of samples have an overall score at or higher 15. 55 percent of male student samples have a score at or higher than 15 while that for female student samples is 61 percent. A score of 20 refers to fairly serious test anxiety and 31.9 percent of samples have a score over 20. 28.1 percent of the male student samples have a score of over 20 while that for female student samples is 35.9 percent. 3. The effect of grade and sex and the interaction between the two factors are statistically significant. Female students have higher test anxiety than male students and the level of test anxiety varies from grade to grade. 4. Samples are divided into two groups, one with test anxiety and the other without. The academic performance gap between the two groups is very significant. There is a significant negative correlation between academic score and test anxiety. 5. There is a negative correlation between test anxiety and mastery goal orientation and a positive correlation between test anxiety and performance goal orientation. Students with higher academic self-efficiency have lower test anxiety. The more one thinks study is valuable, the lower his/her test anxiety is. Those whose parents communicate smoothly with them have lower test anxiety. Those whose parents have an inconsistent communication style have higher test anxiety. 6. Achievement goal is mediate variable for the effect of lack of values on test anxiety. 7. The indirect effect of introduction of achievement goal and parenting style, including communication, monitoring and communication consistence, on test anxiety is significant. Key words: Test anxiety，reliability, validity, self-efficiency，parenting style，achievement goal orientation, academic values, academic score

Integration of relational and hierarchical network information for protein function prediction

BACKGROUND:In the current climate of high-throughput computational biology, the inference of a protein's function from related measurements, such as protein-protein interaction relations, has become a canonical task. Most existing technologies pursue this task as a classification problem, on a term-by-term basis, for each term in a database, such as the Gene Ontology (GO) database, a popular rigorous vocabulary for biological functions. However, ontology structures are essentially hierarchies, with certain top to bottom annotation rules which protein function predictions should in principle follow. Currently, the most common approach to imposing these hierarchical constraints on network-based classifiers is through the use of transitive closure to predictions.RESULTS:We propose a probabilistic framework to integrate information in relational data, in the form of a protein-protein interaction network, and a hierarchically structured database of terms, in the form of the GO database, for the purpose of protein function prediction. At the heart of our framework is a factorization of local neighborhood information in the protein-protein interaction network across successive ancestral terms in the GO hierarchy. We introduce a classifier within this framework, with computationally efficient implementation, that produces GO-term predictions that naturally obey a hierarchical 'true-path' consistency from root to leaves, without the need for further post-processing.CONCLUSION:A cross-validation study, using data from the yeast Saccharomyces cerevisiae, shows our method offers substantial improvements over both standard 'guilt-by-association' (i.e., Nearest-Neighbor) and more refined Markov random field methods, whether in their original form or when post-processed to artificially impose 'true-path' consistency. Further analysis of the results indicates that these improvements are associated with increased predictive capabilities (i.e., increased positive predictive value), and that this increase is consistent uniformly with GO-term depth. Additional in silico validation on a collection of new annotations recently added to GO confirms the advantages suggested by the cross-validation study. Taken as a whole, our results show that a hierarchical approach to network-based protein function prediction, that exploits the ontological structure of protein annotation databases in a principled manner, can offer substantial advantages over the successive application of 'flat' network-based methods.

On the Effectiveness of Genetic Search in Combinatorial Optimization

In this paper, we study the efficacy of genetic algorithms in the context of combinatorial optimization. In particular, we isolate the effects of cross-over, treated as the central component of genetic search. We show that for problems of nontrivial size and difficulty, the contribution of cross-over search is marginal, both synergistically when run in conjunction with mutation and selection, or when run with selection alone, the reference point being the search procedure consisting of just mutation and selection. The latter can be viewed as another manifestation of the Metropolis process. Considering the high computational cost of maintaining a population to facilitate cross-over search, its marginal benefit renders genetic search inferior to its singleton-population counterpart, the Metropolis process, and by extension, simulated annealing. This is further compounded by the fact that many problems arising in practice may inherently require a large number of state transitions for a near-optimal solution to be found, making genetic search infeasible given the high cost of computing a single iteration in the enlarged state-space.