Crack width control in RC elements with recycled steel fibres and applications to integral structures : theoretical and experimental study

El presente trabajo trata de elementos reforzados con barras de armadura y Fibras Metálicas Recicladas (FMR). El objetivo principal es mejorar el comportamiento a fisuración de elementos sometidos a flexión pura y a flexión compuesta, aumentando en consecuencia las prestaciones en servicio de aquellas estructuras con requerimientos estrictos con respecto al control de fisuración. Entre éstas últimas se encuentran las estructuras integrales, es decir aquellas estructuras sin juntas (puentes o edificios), sometidas a cargas gravitatorias y deformaciones impuestas en los elementos horizontales debidas a retracción, fluencia y temperatura. Las FMR son obtenidas a partir de los neumáticos fuera de uso, y puesto que el procedimiento de reciclado se centra en el caucho en vez que en el acero, su forma es aleatoria y con longitud variable. A pesar de que la eficacia del fibrorefuerzo mediante FMR ha sido demostrada en investigaciones anteriores, la innovación que representa este trabajo consiste en proponer la acción combinada de barras convencionales y FMR en la mejora del comportamiento a fisuración. El objetivo es por tanto mejorar la sostenibilidad del proyecto de la estructura en HA al utilizar materiales reciclados por un lado, y aumentando por el otro la durabilidad. En primer lugar, se presenta el estado del arte con respecto a la fisuración en elementos de HA, que sucesivamente se amplía a elementos reforzados con barras y fibras. Asimismo, se resume el método simplificado para el análisis de columnas de estructuras sin juntas ya propuesto por Pérez et al., con particular énfasis en aquellos aspectos que son incompatibles con la acción de las fibras a nivel seccional. A continuación, se presenta un modelo para describir la deformabilidad seccional y la fisuración en elementos en HA, que luego se amplía a aquellos elementos reforzados con barras y fibras, teniendo en cuenta también los efectos debidos a la retracción (tension stiffening negativo). El modelo es luego empleado para ampliar el método simplificado para el análisis de columnas. La aportación consiste por tanto en contar con una metodología amplia de análisis para este tipo de elementos. Seguidamente, se presenta la campaña experimental preliminar que ha involucrado vigas a escala reducida sometidas a flexión simple, con el objetivo de validar la eficiencia y la usabilidad en el hormigón de las FMR de dos diferentes tipos, y su comportamiento con respecto a fibras de acero comerciales. Se describe a continuación la campaña principal, consistente en ensayos sobre ocho vigas en flexión simple a escala 1:1 (variando contenido en FRM, Ø/s,eff y recubrimiento) y doce columnas a flexión compuesta (variando contenido en FMR, Ø/s,eff y nivel de fuerza axil). Los resultados obtenidos en la campaña principal son presentados y comentados, resaltando las mejoras obtenidas en el comportamiento a fisuración de las vigas y columnas, y la rigidez estructural de las columnas. Estos resultados se comparan con las predicciones del modelo propuesto. Los principales parámetros estudiados para describir la fisuración y el comportamiento seccional de las vigas son: la separación entre fisuras, el alargamiento medio de las armaduras y la abertura de fisura, mientras que en los ensayos de las columnas se ha contrastado las leyes momento/curvatura, la tensión en las barras de armadura y la abertura de fisura en el empotramiento en la base. La comparación muestra un buen acuerdo entre las predicciones y los resultados experimentales. Asimismo, se nota la mejora en el comportamiento a fisuración debido a la incorporación de FMR en aquellos elementos con cuantías de armadura bajas en flexión simple, en elementos con axiles bajos y para el control de la fisuración en elementos con grandes recubrimientos, siendo por tanto resultados de inmediato impacto en la práctica ingenieril (diseño de losas, tanques, estructuras integrales, etc.). VIIIComo punto final, se presentan aplicaciones de las FMR en estructuras reales. Se discuten dos casos de elementos sometidos a flexión pura, en particular una viga simplemente apoyada y un tanque para el tratamiento de agua. En ambos casos la adicción de FMR al hormigón lleva a mejoras en el comportamiento a fisuración. Luego, utilizando el método simplificado para el análisis en servicio de columnas de estructuras sin juntas, se calcula la máxima longitud admisible en casos típicos de puentes y edificación. En particular, se demuestra que las limitaciones de la práctica ingenieril actual (sobre todo en edificación) pueden ser aumentadas considerando el comportamiento real de las columnas en HA. Finalmente, los mismos casos son modificados para considerar el uso de MFR, y se presentan las mejoras tanto en la máxima longitud admisible como en la abertura de fisura para una longitud y deformación impuesta. This work deals with elements reinforced with both rebars and Recycled Steel Fibres (RSFs). Its main objective is to improve cracking behaviour of elements subjected to pure bending and bending and axial force, resulting in better serviceability conditions for these structures demanding keen crack width control. Among these structures a particularly interesting type are the so-called integral structures, i.e. long jointless structures (bridges and buildings) subjected to gravitational loads and imposed deformations due to shrinkage, creep and temperature. RSFs are obtained from End of Life Tyres, and due to the recycling process that is focused on the rubber rather than on the steel they come out crooked and with variable length. Although the effectiveness of RSFs had already been proven by previous research, the innovation of this work consists in the proposing the combined action of conventional rebars and RSFs to improve cracking behaviour. Therefore, the objective is to improve the sustainability of RC structures by, on the one hand, using recycled materials, and on the other improving their durability. A state of the art on cracking in RC elements is firstly drawn. It is then expanded to elements reinforced with both rebars and fibres (R/FRC elements). Finally, the simplified method for analysis of columns of long jointless structures already proposed by Pérez et al. is resumed, with a special focus on the points that conflict when taking into account the action of fibres. Afterwards, a model to describe sectional deformability and cracking of R/FRC elements is presented, taking also into account the effect of shrinkage (negative tension stiffening). The model is then used to implement the simplified method for columns. The novelty represented by this is that a comprehensive methodology to analyse this type of elements is presented. A preliminary experimental campaign consisting in small beams subjected to pure bending is described, with the objective of validating the effectiveness and usability in concrete of RSFs of two different types, and their behaviour when compared with commercial steel fibres. With the results and lessons learnt from this campaign in mind, the main experimental campaign is then described, consisting in cracking tests of eight unscaled beams in pure bending (varying RSF content, Ø/s,eff and concrete cover) and twelve columns subjected to imposed displacement and axial force (varying RSF content, Ø/s,eff and squashing load ratio). The results obtained from the main campaign are presented and discussed, with particular focus on the improvement in cracking behaviour for the beams and columns, and structural stiffness for the columns. They are then compared with the proposed model. The main parameters studied to describe cracking and sectional behaviours of the beam tests are crack spacing, mean steel strain and crack width, while for the column tests these were moment/curvature, stress in rebars and crack with at column embedment. The comparison showed satisfactory agreement between experimental results and model predictions. Moreover, it is pointed out the improvement in cracking behaviour due to the addition of RSF for elements with low reinforcement ratios, elements with low squashing load ratios and for crack width control of elements with large concrete covers, thus representing results with a immediate impact in engineering practice (slab design, tanks, integral structures, etc.). Applications of RSF to actual structures are finally presented. Two cases of elements in pure bending are presented, namely a simple supported beam and a water treatment tank. In both cases the addition of RSF to concrete leads to improvements in cracking behaviour. Then, using the simplified model for the serviceability analysis of columns of jointless structures, the maximum achievable jointless length of typical cases of a bridge and building is obtained. In XIIparticular, it is shown how the limitations of current engineering practice (this is especially the case of buildings) can be increased by considering the actual behaviour of RC supports. Then, the same cases are modified considering the use of RSF, and the improvements both in maximum achievable length and in crack width for a given length and imposed strain at the deck/first floor are shown.

Phytostabilization of metals in mine soils using Brassica juncea in combination with organic amendments

Background and aims The high metal bioavailability and the poor conditions of mine soils yield a low plant biomass, limiting the application of phytoremediation techniques. A greenhouse experiment was performed to evaluate the effects of organic amendments on metal stabilization and the potential of Brassica juncea L. for phytostabilization in mine soils. Methods Plants were grown in pots filled with soils collected from two mine sites located in Central Spain mixed with 0, 30 and 60 tha?1 of pine bark compost and horse- and sheep-manure compost. Plant biomass and metal concentrations in roots and shoots were measured. Metal bioavailability was assessed using a rhizosphere-based method (rhizo), which consists of a mixture of low-molecular-weight organic acids to simulate root exudates. Results Manure reduced metal concentrations in shoots (10?50 % reduction of Cu and 40?80 % of Zn in comparison with non-amended soils), bioconcentration factor (10?50 % of Cu and 40?80 % of Zn) and metal bioavailability in soil (40?50 % of Cu and 10?30 % of Zn) due to the high pH and the contribution of organic matter. Manure improved soil fertility and was also able to increase plant biomass (5?20 times in shoots and 3?30 times in roots), which resulted in a greater amount of metals removed from soil and accumulated in roots (increase of 2?7 times of Cu and Zn). Plants grown in pine bark treatments and in non-amended soils showed a limited biomass and high metal concentrations in shoots. Conclusions The addition of manure could be effective for the stabilization of metals and for enhancing the phytostabilization ability of B. juncea in mine soils. In this study, this species resulted to be a potential candidate for phytostabilization in combination with manure, differing from previous results, in which B. juncea had been recognized as a phytoextraction plant.

On a comparison method to reaction-diffusion systems and its applications to chemotaxis

In this paper we consider a general system of reaction-diffusion equations and introduce a comparison method to obtain qualitative properties of its solutions. The comparison method is applied to study the stability of homogeneous steady states and the asymptotic behavior of the solutions of different systems with a chemotactic term. The theoretical results obtained are slightly modified to be applied to the problems where the systems are coupled in the differentiated terms and / or contain nonlocal terms. We obtain results concerning the global stability of the steady states by comparison with solutions of Ordinary Differential Equations.

Crystal structure of a thermostable type B DNA polymerase from Thermococcus gorgonarius

Most known archaeal DNA polymerases belong to the type B family, which also includes the DNA replication polymerases of eukaryotes, but maintain high fidelity at extreme conditions. We describe here the 2.5 Å resolution crystal structure of a DNA polymerase from the Archaea Thermococcus gorgonarius and identify structural features of the fold and the active site that are likely responsible for its thermostable function. Comparison with the mesophilic B type DNA polymerase gp43 of the bacteriophage RB69 highlights thermophilic adaptations, which include the presence of two disulfide bonds and an enhanced electrostatic complementarity at the DNA–protein interface. In contrast to gp43, several loops in the exonuclease and thumb domains are more closely packed; this apparently blocks primer binding to the exonuclease active site. A physiological role of this “closed” conformation is unknown but may represent a polymerase mode, in contrast to an editing mode with an open exonuclease site. This archaeal B DNA polymerase structure provides a starting point for structure-based design of polymerases or ligands with applications in biotechnology and the development of antiviral or anticancer agents.

The Interaction and Colocalization of Sam68 with the Splicing-associated Factor YT521-B in Nuclear Dots Is Regulated by the Src Family Kinase p59fyn

Alternative pre-mRNA splicing patterns can change an extracellular stimulus, but the signaling pathways leading to these changes are still poorly characterized. Here, we describe a tyrosine-phosphorylated nuclear protein, YT521-B, and show that it interacts with the nuclear transcriptosomal component scaffold attachment factor B, and the 68-kDa Src substrate associated during mitosis, Sam68. Northern blot analysis demonstrated ubiquitous expression, but detailed RNA in situ analysis revealed cell type specificity in the brain. YT521-B protein is localized in the nucleoplasm and concentrated in 5–20 large nuclear dots. Deletion analysis demonstrated that the formation of these dots depends on the presence of the amino-terminal glutamic acid-rich domain and the carboxyl-terminal glutamic acid/arginine-rich region. We show that the latter comprises an important protein–protein interaction domain. The Src family kinase p59fyn-mediated tyrosine phosphorylation of Sam68 negatively regulates its association with YT521-B, and overexpression of p59fyn dissolves nuclear dots containing YT521-B. In vivo splicing assays demonstrated that YT521-B modulates alternative splice site selection in a concentration-dependent manner. Together, our data indicate that YT521-B and Sam68 may be part of a signal transduction pathway that influences splice site selection.

Induction of Acclimative Proteolysis of the Light-Harvesting Chlorophyll a/b Protein of Photosystem II in Response to Elevated Light Intensities1

Most plants have the ability to respond to fluctuations in light to minimize damage to the photosynthetic apparatus. A proteolytic activity has been discovered that is involved in the degradation of the major light-harvesting chlorophyll a/b-binding protein of photosystem II (LHCII) when the antenna size of photosystem II is reduced upon acclimation of plants from low to high light intensities. This ATP-dependent proteolytic activity is of the serine or cysteine type and is associated with the outer membrane surface of the stroma-exposed thylakoid regions. The identity of the protease is not known, but it does not correspond to the recently identified chloroplast ATP-dependent proteases Clp and FtsH, which are homologs to bacterial enzymes. The acclimative response shows a delay of 2 d after transfer of the leaves to high light. This lag period was shown to be attributed to expression or activation of the responsible protease. Furthermore, the LHCII degradation was found to be regulated at the substrate level. The degradation process involves lateral migration of LHCII from the appressed to the nonappressed thylakoid regions, which is the location for the responsible protease. Phosphorylated LHCII was found to be a poor substrate for degradation in comparison with the unphosphorylated form of the protein. The relationship between LHCII degradation and other regulatory proteolytic processes in the thylakoid membrane, such as D1-protein degradation, is discussed.

The Three-Dimensional Structure of Aspergillus niger Pectin Lyase B at 1.7-Å Resolution1

The three-dimensional structure of Aspergillus niger pectin lyase B (PLB) has been determined by crystallographic techniques at a resolution of 1.7 Å. The model, with all 359 amino acids and 339 water molecules, refines to a final crystallographic R factor of 16.5%. The polypeptide backbone folds into a large right-handed cylinder, termed a parallel β helix. Loops of various sizes and conformations protrude from the central helix and probably confer function. The largest loop of 53 residues folds into a small domain consisting of three antiparallel β strands, one turn of an α helix, and one turn of a 310 helix. By comparison with the structure of Erwinia chrysanthemi pectate lyase C (PelC), the primary sequence alignment between the pectate and pectin lyase subfamilies has been corrected and the active site region for the pectin lyases deduced. The substrate-binding site in PLB is considerably less hydrophilic than the comparable PelC region and consists of an extensive network of highly conserved Trp and His residues. The PLB structure provides an atomic explanation for the lack of a catalytic requirement for Ca2+ in the pectin lyase family, in contrast to that found in the pectate lyase enzymes. Surprisingly, however, the PLB site analogous to the Ca2+ site in PelC is filled with a positive charge provided by a conserved Arg in the pectin lyases. The significance of the finding with regard to the enzymatic mechanism is discussed.

Modular construction for function of a ribonucleoprotein enzyme: the catalytic domain of Bacillus subtilis RNase P complexed with B.subtilis RNase P protein

The bacterial RNase P holoenzyme catalyzes the formation of the mature 5′-end of tRNAs and is composed of an RNA and a protein subunit. Among the two folding domains of the RNase P RNA, the catalytic domain (C-domain) contains the active site of this ribozyme. We investigated specific binding of the Bacillus subtilis C-domain with the B.subtilis RNase P protein and examined the catalytic activity of this C-domain–P protein complex. The C-domain forms a specific complex with the P protein with a binding constant of ∼0.1 µM. The C-domain–P protein complex and the holoenzyme are equally efficient in cleaving single-stranded RNA (∼0.9 min–1 at pH 7.8) and substrates with a hairpin–loop 3′ to the cleavage site (∼40 min–1). The holoenzyme reaction is much more efficient with a pre-tRNA substrate, binding at least 100-fold better and cleaving 10–500 times more efficiently. These results demonstrate that the RNase P holoenzyme is functionally constructed in three parts. The catalytic domain alone contains the active site, but has little specificity and affinity for most substrates. The specificity and affinity for the substrate is generated by either the specificity domain of RNase P RNA binding to a T stem–loop-like hairpin or RNase P protein binding to a single-stranded RNA. This modular construction may be exploited to obtain RNase P-based ribonucleoprotein complexes with altered substrate specificity.

Potent immunogenicity of the B subunits of Escherichia coli heat-labile enterotoxin: receptor binding is essential and induces differential modulation of lymphocyte subsets.

The importance of receptor binding in the potent immunogenicity of Escherichia coli heat-labile enterotoxin B subunit (EtxB) was tested by comparing its immunogical properties with those of a receptor binding mutant, EtxB(G33D). Subcutaneous immunization of EtxB(G33D) resulted in 160-fold reduction in antibody titer compared with wild-type EtxB, whereas its oral delivery failed to provoke any detectable secretory or serum anti-B subunit responses. Moreover, the two proteins induced strikingly different effects on lymphocyte cultures in vitro. EtxB, in comparison with EtxB(G33D), caused an increase in the proportion of B cells, many of which were activated (CD25+); the complete depletion of CD8+ T cells; an increase in the activation of CD4+ T cells; and an increase in interleukin 2 and a decrease in interferon gamma. These data indicate that EtxB exerts profound effects on immune cells, suggesting that its potent immunogenicity is dependent not only on efficient receptor-mediated uptake, but also on direct receptor-mediated immunomodulation of lymphocyte subsets.

Mapping sites of interaction of p47-phox and flavocytochrome b with random-sequence peptide phage display libraries.

During assembly of the phagocyte NADPH oxidase, cytosolic p47-phox translocates to the plasma membrane and binds to flavocytochrome b, and binding domains for p47-phox have been identified on the C-terminal tails of both flavocytochrome b subunits. In the present report, we further examine the interaction of these two oxidase components by using random-sequence peptide phage display library analysis. Screening p47-phox with the peptide libraries identified five potential sites of interaction with flavocytochrome b, including three previously reported regions of interaction and two additional regions of interaction of p47-phox with gp91-phox and p22-phox. The additional sites were mapped to a domain on the first predicted cytosolic loop of gp91-phox encompassing residues S86TRVRRQL93 and to a domain near the cytosolic C-terminal tail of gp91-phox encompassing residues F450EWFADLL457. The mapping also confirmed a previously reported binding domain on gp91-phox (E554SGPRGVHFIF564) and putative Src homology 3 domain binding sites on p22-phox (P156PRPP160 and G177GPPGGP183). To demonstrate that the additional regions identified were biologically significant, peptides mimicking the gp91-phox sequences F77LRGSSACCSTRVRRQL93 and E451WFADLLQLLESQ463 were synthesized and assayed for their ability to inhibit NADPH oxidase activity. These peptides had EC50 values of 1 microM and 230 microM, respectively, and inhibited activation when added prior to assembly but did not affect activity of the preassembled oxidase. Our data demonstrate the usefulness of phage display library analysis for the identification of biologically relevant sites of protein-protein interaction and show that the binding of p47-phox to flavocytochrome b involves multiple binding sites along the C-terminal tails of both gp91- and p22-phox and other regions of gp91-phox nearer to the N terminus.

Isolation and molecular characterization of a human T-cell lymphotropic virus type II (HTLV-II), subtype B, from a healthy Pygmy living in a remote area of Cameroon: an ancient origin for HTLV-II in Africa.

We report characterization of a human T-cell lymphotropic virus type II (HTLV-II) isolated from an interleukin 2-dependent CD8 T-cell line derived from peripheral blood mononuclear cells of a healthy, HTLV-II-seropositive female Bakola Pygmy, aged 59, living in a remote equatorial forest area in south Cameroon. This HTLLV-II isolate, designated PYGCAM-1, reacted in an indirect immunofluorescence assay with HTLV-II and HTLV-I polyclonal antibodies and with an HTLV-I/II gp46 monoclonal antibody but not with HTLV-I gag p19 or p24 monoclonal antibodies. The cell line produced HTLV-I/II p24 core antigen and retroviral particles. The entire env gene (1462 bp) and most of the long terminal repeat (715 bp) of the PYGCAM-1 provirus were amplified by the polymerase chain reaction using HTLV-II-specific primers. Comparison with the long terminal repeat and envelope sequences of prototype HTLV-II strains indicated that PYGCAM-1 belongs to the subtype B group, as it has only 0.5-2% nucleotide divergence from HTLV-II B strains. The finding of antibodies to HTLV-II in sera taken from the father of the woman in 1984 and from three unrelated members of the same population strongly suggests that PYGCAM-1 is a genuine HTLV-II that has been present in this isolated population for a long time. The low genetic divergence of this African isolate from American isolates raises questions about the genetic variability over time and the origin and dissemination of HTLV-II, hitherto considered to be predominantly a New World virus.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Large-scale clustering measurements with photometric redshifts: comparing the dark matter haloes of X-ray AGN, star-forming and passive galaxies at z ≈ 1

We combine multi-wavelength data in the AEGIS-XD and C-COSMOS surveys to measure the typical dark matter halo mass of X-ray selected active galactic nuclei (AGN) [L_X(2–10 keV) > 10^42 erg s^− 1] in comparison with far-infrared selected star-forming galaxies detected in the Herschel/PEP survey (PACS Evolutionary Probe; L_IR > 10^11 L_⊙) and quiescent systems at z ≈ 1. We develop a novel method to measure the clustering of extragalactic populations that uses photometric redshift probability distribution functions in addition to any spectroscopy. This is advantageous in that all sources in the sample are used in the clustering analysis, not just the subset with secure spectroscopy. The method works best for large samples. The loss of accuracy because of the lack of spectroscopy is balanced by increasing the number of sources used to measure the clustering. We find that X-ray AGN, far-infrared selected star-forming galaxies and passive systems in the redshift interval 0.6 < z < 1.4 are found in haloes of similar mass, log M_DMH/(M_⊙ h^−1) ≈ 13.0. We argue that this is because the galaxies in all three samples (AGN, star-forming, passive) have similar stellar mass distributions, approximated by the J-band luminosity. Therefore, all galaxies that can potentially host X-ray AGN, because they have stellar masses in the appropriate range, live in dark matter haloes of log M_DMH/(M_⊙ h^−1) ≈ 13.0 independent of their star formation rates. This suggests that the stellar mass of X-ray AGN hosts is driving the observed clustering properties of this population. We also speculate that trends between AGN properties (e.g. luminosity, level of obscuration) and large-scale environment may be related to differences in the stellar mass of the host galaxies.

On the nature of the galactic early-B hypergiants

Aims. Despite their importance to a number of astrophysical fields, the lifecycles of very massive stars are still poorly defined. In order to address this shortcoming, we present a detailed quantitative study of the physical properties of four early-B hypergiants (BHGs) of spectral type B1-4 Ia+; Cyg OB2 #12, ζ1 Sco, HD 190603 and BP Cru. These are combined with an analysis of their long-term spectroscopic and photometric behaviour in order to determine their evolutionary status. Methods. Quantitative analysis of UV–radio photometric and spectroscopic datasets was undertaken with a non-LTE model atmosphere code in order to derive physical parameters for comparison with apparently closely related objects, such as B supergiants (BSGs) and luminous blue variables (LBVs), and theoretical evolutionary predictions. Results. The long-term photospheric and spectroscopic datasets compiled for the early-B HGs revealed that they are remarkably stable over long periods ( ≥ 40 yrs), with the possible exception of ζ1 Sco prior to the 20th century; in contrast to the typical excursions that characterise LBVs. Quantitative analysis of ζ1 Sco, HD 190603 and BP Cru yielded physical properties intermediate between BSGs and LBVs; we therefore suggest that BHGs are the immediate descendants and progenitors (respectively) of such stars, for initial masses in the range ~30−60 M⊙. Comparison of the properties of ζ1 Sco with the stellar population of its host cluster/association NGC 6231/Sco OB1 provides further support for such an evolutionary scenario. In contrast, while the wind properties of Cyg OB2 #12 are consistent with this hypothesis, the combination of extreme luminosity and spectroscopic mass (~110 M⊙) and comparatively low temperature means it cannot be accommodated in such a scheme. Likewise, despite its co-location with several LBVs above the Humphreys-Davidson (HD) limit, the lack of long term variability and its unevolved chemistry apparently excludes such an identification. Since such massive stars are not expected to evolve to such cool temperatures, instead traversing an O4-6Ia → O4-6Ia+ → WN7-9ha pathway, the properties of Cyg OB2 #12 are therefore difficult to understand under current evolutionary paradigms. Finally, we note that as with AG Car in its cool phase, despite exceeding the HD limit, the properties of Cyg OB2 #12 imply that it lies below the Eddington limit – thus we conclude that the HD limit does not define a region of the HR diagram inherently inimical to the presence of massive stars.

Epstein-Barr virus-mediated protection against etoposide-induced apoptosis in BJA-B B cell lymphoma cells: role of Bcl-2 and caspase proteins

Epstein-Barr virus (EBV)-infected B cell lymphomas are resistant to apoptosis during cancer development and treatment with therapies. The molecular controls that determine why EBV infection causes apoptosis resistance need further definition. EBV-positive and EBV-negative BJA-B B cell lymphoma cell lines were used to compare the expression of selected apoptosis-regulating Bcl-2 and caspase proteins in EBV-related apoptosis resistance, after 8 hr or 18-24 hr etoposide treatment (80 muM). Apoptosis was quantified using morphology and verified with Hoechst 33258 nuclear stain and electron microscopy. Fluorescence activated cell sorting (FACS) was used to analyse effects on cell cycle of the EBV infection as well as etoposide treatment. Anti-apoptotic Bcl-2 and Bcl-XL, pro-apoptotic Bax, caspase-3 and caspase-9 expression and activation were analysed using Western immunoblots and densitometry. EBV-positive cultures had significantly lower levels of apoptosis in untreated and etoposide-treated cultures in comparison with EBV-negative cultures (p < 0.05). FACS analysis indicated a strong G2/M block in both cell sublines after etoposide treatment. Endogenous Bcl-2 was minimal in the EBV-negative cells in comparison with strong expression in EBV-positive cells. These levels did not alter with etoposide treatment. Bcl-XL was expressed endogenously in both cell lines and had reduced expression in EBV-negative cells after etoposide treatment. Bax showed no etoposide-induced alterations in expression. Pro-caspase-9 and -3 were seen in both EBV-positive and -negative cells. Etoposide induced cleavage of caspase-9 in both cell lines, with the EBV-positive cells having proportionally less cleavage product, in agreement with their lower levels of apoptosis. Caspase-3 cleavage occurred in the EBV-negative etoposide-treated cells but not in the EBV-positive cells. The results indicate that apoptosis resistance in EBV-infected B cell lymphomas is promoted by an inactive caspase-3 pathway and elevated expression of Bcl-2 that is not altered by etoposide drug treatment.