An organic sensitizer with a fused dithienothiophene unit for efficient and stable dye-sensitized solar cells

We report a high molar extinction coefficient organic sensitizer for high efficiency dye-sensitized solar cells. In combination with a solvent-free ionic liquid electrolyte, we have demonstrated a similar to 7% cell showing an excellent stability measured under the thermal and light soaking dual stress. This is expected to have an important practical consequence on the production of flexible, low-cost, and lightweight DSC based on plastic matrix.

Modeling of a compact plate-fin reformer for methanol steam reforming in fuel cell systems

The characteristics of a compact plate-fin reformer (PFR) which integrates endothermic and exothermic reactions into one unit have been investigated by experiment as well as by numerical simulation. One reforming chamber was integrated with two vaporization chambers and two combustion chambers to constitute a single unit of PFR. In the PFR, which is based on a plate-fin beat exchanger, catalytic combustion of the reforming gas is used to simulate the fuel cell anode off gas (AOG) which supplies the necessary heat for the methanol steam reforming. Temperature distributions in all chambers and composition distribution in reforming chamber have been studied, and the effect of the ratio of H2O/CH3OH on the performance of the PFR has also been investigated. A model of the PFR was derived using a three-dimensional numerical model for a cross-current flow arrangement. Theoretical predictions of the temperature distributions in the PFR were in good agreement with experimental values. In addition, the numerical model was able to accurately predict the methanol conversion and the reformate composition in reforming chamber. © 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Methanol steam reforming in a compact plate-fin reformer for fuel-cell systems

A compact plate-fin reformer (PFR) consisting of closely spaced plate-fins, in which endothermic and exothermic reactions take place in alternate chambers, has been studied. In the PFR, which was based on a plate-fin heat exchanger, catalytic combustion of the reforming gas, as a simulation of the fuel cell anode off gas (AOG), supplied the necessary heat for the reforming reaction. One reforming chamber, which was for hydrogen production, was integrated with two vaporization chambers and two combustion chambers to constitute a single unit of PFR. The PFR is very compact, easy to be placed and scaled up. The effect of the ratio of H2O/CH3OH on the performance of the PFR has been investigated, and temperature distributions in different chambers were studied. Besides, the stationary behavior of the PFR was also investigated. Heat transfer of the reformer was enhanced by internal plate-fins as well as by external catalytic combustion, which offer both high methanol conversion ratio and low CO concentration. In addition, the fully integrated reformer exhibited good test stability. Based on the PFR, a scale-up reformer was designed and operated continuously for 1000 h, with high methanol conversion ratio and low CO concentration. (c) 2004 International Association for Hydrogen Energy. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Hoxa6 potentiates short-term hemopoietic cell proliferation and extended self-renewal.

Hemopoietic progenitor cells express clustered homeobox (Hox) genes in a pattern characteristic of their lineage and stage of differentiation. In general, HOX expression tends to be higher in more primitive and lower in lineage-committed cells. These trends have led to the hypothesis that self-renewal of hemopoietic stem/progenitor cells is HOX-dependent and that dysregulated HOX expression underlies maintenance of the leukemia-initiating cell. Gene expression profile studies support this hypothesis and specifically highlight the importance of the HOXA cluster in hemopoiesis and leukemogenesis. Within this cluster HOXA6 and HOXA9 are highly expressed in patients with acute myeloid leukemia and form part of the "Hox code" identified in murine models of this disease. We have examined endogenous expression of Hoxa6 and Hoxa9 in purified primary progenitors as well as four growth factor-dependent cell lines FDCP-Mix, EML, 32Dcl3, and Ba/F3, representative of early multipotential and later committed precursor cells respectively. Hoxa6 was consistently higher expressed than Hoxa9, preferentially expressed in primitive cells and was both growth-factor and cell-cycle regulated. Enforced overexpression of HOXA6 or HOXA9 in FDCP-Mix resulted in increased proliferation and colony formation but had negligible effect on differentiation. In both FDCP-Mix and the more committed Ba/F3 precursor cells overexpression of HOXA6 potentiated factor-independent proliferation. These findings demonstrate that Hoxa6 is directly involved in fundamental processes of hemopoietic progenitor cell development.

Accelerating Multiple Sequence Alignment with the Cell BE Processor

The Cell Broadband Engine (BE) Architecture is a new heterogeneous multi-core architecture targeted at compute-intensive workloads. The architecture of the Cell BE has several features that are unique in high-performance general-purpose processors, most notably the extensive support for vectorization, scratch pad memories and explicit programming of direct memory accesses (DMAs) and mailbox communication. While these features strongly increase programming complexity, it is generally claimed that significant speedups can be obtained by using Cell BE processors. This paper presents our experiences with using the Cell BE architecture to accelerate Clustal W, a bio-informatics program for multiple sequence alignment. We report on how we apply the unique features of the Cell BE to Clustal W and how important each is in obtaining high performance. By making extensive use of vectorization and by parallelizing the application across all cores, we demonstrate a speedup of 24.4 times when using 16 synergistic processor units on a QS21 Cell Blade compared to single-thread execution on the power processing unit. As the Cell BE exploits a large number of slim cores, our highly optimized implementation is just 3.8 times faster than a 3-thread version running on an Intel Core2 Duo, as the latter processor exploits a small number of fat cores.

Anthrax lethal toxin and the induction of CD4 T cell immunity

Bacillus anthracis secretes exotoxins which act through several mechanisms including those that can subvert adaptive immunity with respect both to antigen presenting cell and T cell function. The combination of Protective Antigen (PA) and Lethal Factor (LF) forming Lethal Toxin (LT), acts within host cells to down-regulate the mitogen activated protein kinase (MAPK) signaling cascade. Until recently the MAPK kinases were the only known substrate for LT; over the past few years it has become evident that LT also cleaves Nlrp1, leading to inflammasome activation and macrophage death. The predicted downstream consequences of subverting these important cellular pathways are impaired antigen presentation and adaptive immunity. In contrast to this, recent work has indicated that robust memory T cell responses to B. anthracis antigens can be identified following natural anthrax infection. We discuss how LT affects the adaptive immune response and specifically the identification of B. anthracis epitopes that are both immunogenic and protective with the potential for inclusion in protein sub-unit based vaccines.

The impacts of replacing air bubbles with microspheres for the clarification of algae from low cell-density culture

Dissolved Air Flotation (DAF) is a well-known coagulation-flotation system applied at large scale for microalgae harvesting. Compared to conventional harvesting technologies DAF allows high cell recovery at lower energy demand. By replacing microbubbles with microspheres, the innovative Ballasted Dissolved Air Flotation (BDAF) technique has been reported to achieve the same algae cell removal efficiency, while saving up to 80% of the energy required for the conventional DAF unit. Using three different algae cultures (Scenedesmus obliquus, Chlorella vulgaris and Arthrospira maxima), the present work investigated the practical, economic and environmental advantages of the BDAF system compared to the DAF system. 99% cells separation was achieved with both systems, nevertheless, the BDAF technology allowed up to 95% coagulant reduction depending on the algae species and the pH conditions adopted. In terms of floc structure and strength, the inclusion of microspheres in the algae floc generated a looser aggregate, showing a more compact structure within single cell alga, than large and filamentous cells. Overall, BDAF appeared to be a more reliable and sustainable harvesting system than DAF, as it allowed equal cells recovery reducing energy inputs, coagulant demand and carbon emissions. © 2014 Elsevier Ltd.

Metastatic non-small cell lung cancer: a benchmark for quality end-of-life cancer care?

Objectives: To investigate the quality of end-of-life care for patients with metastatic non-small cell lung cancer (NSCLC). Design and participants: Retrospective cohort study of patients from first hospitalisation for metastatic disease until death, using hospital, emergency department and death registration data from Victoria, Australia, between 1 July 2003 and 30 June 2010. Main outcome measures: Emergency department and hospital use; aggressiveness of care including intensive care and chemotherapy in last 30 days; palliative and supportive care provision; and place of death. Results: Metastatic NSCLC patients underwent limited aggressive treatment such as intensive care (5%) and chemotherapy (< 1%) at the end of life; however, high numbers died in acute hospitals (42%) and 61% had a length of stay of greater than 14 days in the last month of life. Although 62% were referred to palliative care services, this occurred late in the illness. In a logistic regression model adjusted for year of metastasis, age, sex, metastatic site and survival, the odds ratio (OR) of dying in an acute hospital bed compared with death at home or in a hospice unit decreased with receipt of palliative care (OR, 0.25; 95% CI, 0.21–0.30) and multimodality supportive care (OR, 0.65; 95% CI, 0.56–0.75). Conclusion: Because early palliative care for patients with metastatic NSCLC is recommended, we propose that this group be considered a benchmark of quality end-of-life care. Future work is required to determine appropriate quality-of-care targets in this and other cancer patient cohorts, with particular focus on the timeliness of palliative care engagement.

Novel microtubule-targeting agents, pyrrolo-1,5-benzoxazepines, induce cell cycle arrest and apoptosis in prostate cancer cells

Advanced hormone-refractory prostate cancer is associated with poor prognosis and limited treatment options. Members of the pyrrolo-1,5-benzoxazepine (PBOX) family of compounds exhibit anti-cancer properties in cancer cell lines (including multi-drug resistant cells), ex vivo patient samples and in vivo mouse tumour models with minimal toxicity to normal cells. Recently, they have also been found to possess anti-angiogenic properties in vitro. However, both the apoptotic pathways and the overall extent of the apoptotic response induced by PBOX compounds tend to be cell-type specific. Since the effect of the PBOX compounds on prostate cancer has not yet been elucidated, the purpose of this study was to investigate if PBOX compounds induce anti-proliferative effects on hormone-refractory prostate cancer cells. We examined the effect of two representative PBOX compounds, PBOX-6 and PBOX-15, on the androgen-independent human prostate adenocarcinoma cell line, PC3. PBOX-6 and -15 displayed anti-proliferative effects on PC3 cells, mediated initially through a sustained G2/M arrest. G2/M arrest, illustrated as DNA tetraploidy, was accompanied by microtubule depolymerisation and phosphorylation of anti-apoptotic proteins Bcl-2 and Bcl-xL and the mitotic spindle checkpoint protein BubR1. Phosphorylation of BubR1 is indicative of an active mitotic checkpoint and results in maintenance of cell cycle arrest. G2/M arrest was followed by apoptosis illustrated by DNA hypoploidy and PARP cleavage and was accompanied by degradation of BubR1, Bcl-2 and Bcl-xL. Furthermore, sequential treatment with the CDK1-inhibitor, flavopiridol, synergistically enhanced PBOX-induced apoptosis. In summary, this in vitro study indicates that PBOX compounds may be useful alone or in combination with other agents in the treatment of hormone-refractory prostate cancer.

The molecular signature of the stroma response in prostate cancer-induced osteoblastic bone metastasis highlights expansion of hematopoietic and prostate epithelial stem cell niches

The reciprocal interaction between cancer cells and the tissue-specific stroma is critical for primary and metastatic tumor growth progression. Prostate cancer cells colonize preferentially bone (osteotropism), where they alter the physiological balance between osteoblast-mediated bone formation and osteoclast-mediated bone resorption, and elicit prevalently an osteoblastic response (osteoinduction). The molecular cues provided by osteoblasts for the survival and growth of bone metastatic prostate cancer cells are largely unknown. We exploited the sufficient divergence between human and mouse RNA sequences together with redefinition of highly species-specific gene arrays by computer-aided and experimental exclusion of cross-hybridizing oligonucleotide probes. This strategy allowed the dissection of the stroma (mouse) from the cancer cell (human) transcriptome in bone metastasis xenograft models of human osteoinductive prostate cancer cells (VCaP and C4-2B). As a result, we generated the osteoblastic bone metastasis-associated stroma transcriptome (OB-BMST). Subtraction of genes shared by inflammation, wound healing and desmoplastic responses, and by the tissue type-independent stroma responses to a variety of non-osteotropic and osteotropic primary cancers generated a curated gene signature ("Core" OB-BMST) putatively representing the bone marrow/bone-specific stroma response to prostate cancer-induced, osteoblastic bone metastasis. The expression pattern of three representative Core OB-BMST genes (PTN, EPHA3 and FSCN1) seems to confirm the bone specificity of this response. A robust induction of genes involved in osteogenesis and angiogenesis dominates both the OB-BMST and Core OB-BMST. This translates in an amplification of hematopoietic and, remarkably, prostate epithelial stem cell niche components that may function as a self-reinforcing bone metastatic niche providing a growth support specific for osteoinductive prostate cancer cells. The induction of this combinatorial stem cell niche is a novel mechanism that may also explain cancer cell osteotropism and local interference with hematopoiesis (myelophthisis). Accordingly, these stem cell niche components may represent innovative therapeutic targets and/or serum biomarkers in osteoblastic bone metastasis.

Caractérisation de la sous-unité bêta du translocon chez la levure Schizosaccharomyces pombe

La sécrétion des protéines est un processus essentiel à la vie. Chez les eucaryotes, les protéines sécrétées transitent dans le réticulum endoplasmique par le pore de translocation. Le translocon est composé de trois sous-unités fondamentales nommées Sec61α, β et γ chez les mammifères, ou Sec61p, Sbh1p et Sss1p chez les levures. Tandis que le rôle des sous-unités α et γ est bien connu, celui de la sous-unité β demeure énigmatique. Plusieurs phénotypes distincts sont associés à cette protéine dans différents organismes, mais le haut niveau de conservation de séquence suggère plutôt une fonction universelle conservée. Récemment, Feng et al. (2007) ont montré que le domaine transmembranaire (TMD) de Sbh1p était suffisant pour complémenter plusieurs phénotypes associés à la délétion du gène chez Saccharomyces cerevisiae, suggérant un rôle important de cette région. L’objectif de mon projet de recherche consiste à étudier la fonction biologique de la sous-unité β du translocon et de son TMD chez Schizosaccharomyces pombe. Dans cette levure, j’ai découvert que le gène sbh1+ n’était pas essentiel à la viabilité à 30oC, mais qu’il était requis pour la croissance à basse température. La délétion de sbh1+ entraîne une sensibilité aux stress de la paroi cellulaire et une diminution de la sécrétion des protéines à 23oC. La surexpression de Sbh1p diminue elle aussi la sécrétion des protéines et altère la morphologie cellulaire. Ces phénotypes sont distincts de ceux observés chez S. cerevisiae, où la délétion des deux paralogues de Sec61β entraîne une sensibilité à haute température plutôt qu’à basse température. Malgré cela, les homologues de Sec61β de S. pombe et de S. cerevisiae sont tout deux capables de complémenter la thermosensibilité respective de chaque levure. La complémentation est possible même avec l’homologue humain de Sec61β, indiquant la conservation d’une fonction de Sec61β de la levure à l’homme. Remarquablement, le TMD de Sec61β de S. pombe, de S. cerevisiae et de l’humain sont suffisants pour complémenter la délétion génomique autant chez la levure à fission que chez la levure à bourgeons. Globalement, ces observations indiquent que le TMD de Sec61β exerce une fonction cellulaire conservée à travers les espèces.

Caractérisation du motif acidique de la sous-unité p28 de l’IL-27 et étude des propriétés partagées entre cette protéine, le CNTF, CLC/CLF et l’interleukine-6

L’interleukine 6 (IL-6) est une cytokine qui joue un rôle essentiel dans l’inflammation. Son récepteur (IL-6R) est composé de la chaîne non signalétique IL-6Rα et de la chaîne transductrice du signal gp130, commune aux cytokines de la famille IL-6. La liaison de l’IL-6 à son récepteur permet l’activation de plusieurs voies de signalisation, notamment des voies Jak/STAT1 et préférentiellement Jak/STAT3. De façon complémentaire, nous avons démontré que l’IL-6 est capable d’activer la voie Jak/STAT5 dans les lymphocytes T CD4. L’activation de cette voie de signalisation pourrait être impliquée dans le rétrocontrôle des effets pro-inflammatoires de l’IL-6 sur les cellules T CD4. Le facteur neurotrophique ciliaire (CNTF) et la « cardiotrophin-like cytokine/cytokine-like factor 1 » (CLC/CLF) sont deux cytokines de la famille de l’IL-6 qui signalent à travers un récepteur commun, le récepteur au CNTF (CNTFR), composé du CNTFRα, « leukaemia inhibitory factor receptor β » (LIFRβ) et gp130. Toutes deux exercent des actions au niveau du système immunitaire, or la chaîne CNTFRα de leur récepteur n’y est pas exprimée. Il a été montré que le CNTFR humain peut également activer un récepteur formé des sous-unités IL-6Rα, LIFRβ et gp130. Nous avons comparé les effets du CNTF et du CLC/CLF de souris sur des transfectants exprimant LIFRβ et gp130 et les chaines α connues de la famille IL-6 (IL-6Rα, IL-11Rβ et CNTFRα). Nos résultats indiquent que le CNTF de souris, comme le CNTF humain est capable d’activer un récepteur formé de l’IL-6Rα, LIFRβ et gp130. Toutefois cette propriété n’est pas partagée par CLC/CLF et le récepteur impliqué dans les effets de cette cytokine sur le système immunitaire reste donc à identifier. L’IL-27 appartient à la famille de l’IL-6 composée d’une sous-unité cytokinique, p28, associée à un récepteur soluble « l’Epstein-Barr virus-induced gene 3» (EBI3). La sous-unité p28 peut s’associer avec le récepteur soluble CLF pour former une cytokine capable d’activer les lymphocytes T. Dans le but de caractériser cette cytokine, nous avons montré que p28/CLF agit aussi sur les lymphocytes B et permet leur différenciation en plasmocytes. Le partage de l’IL-6R par l’IL-6 et p28/CLF semble être à l’origine de la similarité des effets de ces deux cytokines. De plus, nous avons observé des effets semblables à ceux de l’IL-6 suite à l’association de la sous-unité p28 seule avec la chaîne IL-6Rα. En effet, afin de mieux caractériser la cytokine p28/CLF, nous avons étudié les effets dus au recrutement de la chaîne IL-6Rα par la sous-unité p28. Les cytokines de la famille de l’IL-6 sont composées de quatre hélices α disposées de façon anti-parallèle deux à deux. La sous-unité p28 possède, au niveau d’une boucle reliant deux hélices α, un motif de plusieurs acides glutamiques consécutifs (motif polyE) qui n’est retrouvé dans aucune autre cytokine de cette famille. Nous avons démontré que ce motif est impliqué dans la liaison de cette sous-unité avec l’hydroxyapatite et l’os. Cette caractéristique de p28 pourrait permettre un ciblage de l’IL-27 (p28/EBI3) et de p28/CLF préférentiellement vers la niche endostéale des cellules souches et des cellules immunitaires.

A proteome-wide strategy reveals a novel mechanism of control of cell cycle progression through modulation of cyclin mRNA stability

La quantité de données générée dans le cadre d'étude à grande échelle du réseau d'interaction protéine-protéine dépasse notre capacité à les analyser et à comprendre leur sens; d'une part, par leur complexité et leur volume, et d'un autre part, par la qualité du jeu de donnée produit qui semble bondé de faux positifs et de faux négatifs. Cette dissertation décrit une nouvelle méthode de criblage des interactions physique entre protéines à haut débit chez Saccharomyces cerevisiae, la complémentation de fragments protéiques (PCA). Cette approche est accomplie dans des cellules intactes dans les conditions natives des protéines; sous leur promoteur endogène et dans le respect des contextes de modifications post-traductionnelles et de localisations subcellulaires. Une application biologique de cette méthode a permis de démontrer la capacité de ce système rapporteur à répondre aux questions d'adaptation cellulaire à des stress, comme la famine en nutriments et un traitement à une drogue. Dans le premier chapitre de cette dissertation, nous avons présenté un criblage des paires d'interactions entre les protéines résultant des quelques 6000 cadres de lecture de Saccharomyces cerevisiae. Nous avons identifié 2770 interactions entre 1124 protéines. Nous avons estimé la qualité de notre criblage en le comparant à d'autres banques d'interaction. Nous avons réalisé que la majorité de nos interactions sont nouvelles, alors que le chevauchement avec les données des autres méthodes est large. Nous avons pris cette opportunité pour caractériser les facteurs déterminants dans la détection d'une interaction par PCA. Nous avons remarqué que notre approche est sous une contrainte stérique provenant de la nécessité des fragments rapporteurs à pouvoir se rejoindre dans l'espace cellulaire afin de récupérer l'activité observable de la sonde d'interaction. L'intégration de nos résultats aux connaissances des dynamiques de régulations génétiques et des modifications protéiques nous dirigera vers une meilleure compréhension des processus cellulaires complexes orchestrés aux niveaux moléculaires et structuraux dans les cellules vivantes. Nous avons appliqué notre méthode aux réarrangements dynamiques opérant durant l'adaptation de la cellule à des stress, comme la famine en nutriments et le traitement à une drogue. Cette investigation fait le détail de notre second chapitre. Nous avons déterminé de cette manière que l'équilibre entre les formes phosphorylées et déphosphorylées de l'arginine méthyltransférase de Saccharomyces cerevisiae, Hmt1, régulait du même coup sont assemblage en hexamère et son activité enzymatique. L'activité d'Hmt1 a directement un impact dans la progression du cycle cellulaire durant un stress, stabilisant les transcrits de CLB2 et permettant la synthèse de Cln3p. Nous avons utilisé notre criblage afin de déterminer les régulateurs de la phosphorylation d'Hmt1 dans un contexte de traitement à la rapamycin, un inhibiteur de la kinase cible de la rapamycin (TOR). Nous avons identifié la sous-unité catalytique de la phosphatase PP2a, Pph22, activé par l'inhibition de la kinase TOR et la kinase Dbf2, activé durant l'entrée en mitose de la cellule, comme la phosphatase et la kinase responsable de la modification d'Hmt1 et de ses fonctions de régulations dans le cycle cellulaire. Cette approche peut être généralisée afin d'identifier et de lier mécanistiquement les gènes, incluant ceux n'ayant aucune fonction connue, à tout processus cellulaire, comme les mécanismes régulant l'ARNm.

IL-23 receptor and IL-12 receptor expression is restricted to distinct cell types in the IL-23R-GFP reporter mouse

Les maladies inflammatoires de l'intestin (MII) sont caractérisées par des réponses immunitaires incontrôlées dans l'intestin. Des études génétiques ont associé un polymorphisme dans le gène de l'IL23R à la résistance aux MII. IL23R code pour la protéine de l’IL-23r, une sous-unité du récepteur à l’IL-23 (IL-23R). Ce récepteur appartient à la famille de l’IL-12R, contenant plusieurs récepteurs hétérodimériques. D’ailleurs, IL-12R et IL-23R partagent la sous-unité IL12Rb1. Néanmoins, ces deux récepteurs favorisent des réponses immunitaires distinctes (Th1 vs Th17). Ce mémoire caractérise les dynamiques d’expression cellulaires de l’IL-23R et l’IL-12R, afin d’élucider leurs rôles dans l’inflammation. Nous avons établi qu’IL-23R et IL-12R ne sont jamais co-exprimés, malgré qu’ils partagent la sous-unité IL-12Rβ1. Parmi les cellules de rates de souris, la protéine IL-23r est trouvée dans certaines cellules T TCRγδ ou T CD4+, quelques cellules B et des cellules Lti-like. La protéine IL-12Rβ2 est exprimée par quelques cellules B. L’analyse de l’expression de l’IL-23R et l’IL-12R dans différents organes révéla que la plus grande proportion de cellules exprimant l’IL-23R se retrouve dans la lamina propria de l'intestin grêle, alors que les cellules exprimant l’IL-12Rβ2 ont été retrouvées en proportion équivalente dans tous les organes lymphoïdes. Ces observations appuient les études génétiques suggérant un rôle prédominant de l’IL23R dans les intestins. Finalement, des cultures in vitro suggèrent que l’IL-23R ou l’IL-12R avaient des réactions croisées à l’IL-12 ou l’IL-23. L’étude de l’IL-23R dans les MII devrait donc être complémentée par l’étude de l’IL-12R, car les deux récepteurs pourraient avoir des rôles complémentaires.

Exploring TERRA (TElomeric Repeat-containing RNA) Expression and Regulation During Cell Growth in Saccharomyces cerevisiae

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