Adjustment of conformational flexibility is a key event in the thermal adaptation of proteins

3-Isopropylmalate dehydrogenase (IPMDH, E.C. 1.1.1.85) from the thermophilic bacterium Thermus thermophilus HB8 is homologous to IPMDH from the mesophilic Escherichia coli, but has an approximately 17°C higher melting temperature. Its temperature optimum is 22–25°C higher than that of the E. coli enzyme; however, it is hardly active at room temperature. The increased conformational rigidity required to stabilize the thermophilic enzyme against heat denaturation might explain its different temperature-activity profile. Hydrogen/deuterium exchange studies were performed on this thermophilic-mesophilic enzyme pair to compare their conformational flexibilities. It was found that Th. thermophilus IPMDH is significantly more rigid at room temperature than E. coli IPMDH, whereas the enzymes have nearly identical flexibilities under their respective optimal working conditions, suggesting that evolutionary adaptation tends to maintain a “corresponding state” regarding conformational flexibility. These observations confirm that conformational fluctuations necessary for catalytic function are restricted at room temperature in the thermophilic enzyme, suggesting a close relationship between conformational flexibility and enzyme function.

Experience-dependent corticofugal adjustment of midbrain frequency map in bat auditory system

Recent studies of corticofugal modulation of auditory information processing indicate that cortical neurons mediate both a highly focused positive feedback to subcortical neurons “matched” in tuning to a particular acoustic parameter and a widespread lateral inhibition to “unmatched” subcortical neurons. This cortical function for the adjustment and improvement of subcortical information processing is called egocentric selection. Egocentric selection enhances the neural representation of frequently occurring signals in the central auditory system. For our present studies performed with the big brown bat (Eptesicus fuscus), we hypothesized that egocentric selection adjusts the frequency map of the inferior colliculus (IC) according to auditory experience based on associative learning. To test this hypothesis, we delivered acoustic stimuli paired with electric leg stimulation to the bat, because such paired stimuli allowed the animal to learn that the acoustic stimulus was behaviorally important and to make behavioral and neural adjustments based on the acquired importance of the acoustic stimulus. We found that acoustic stimulation alone evokes a change in the frequency map of the IC; that this change in the IC becomes greater when the acoustic stimulation is made behaviorally relevant by pairing it with electrical stimulation; that the collicular change is mediated by the corticofugal system; and that the IC itself can sustain the change evoked by the corticofugal system for some time. Our data support the hypothesis.

Medical and psychosocial effects of early discharge after surgery for breast cancer: randomised trial

Objective: To assess the medical and psychosocial effects of early hospital discharge after surgery for breast cancer on complication rate, patient satisfaction, and psychosocial outcomes.

Deliberate self harm: systematic review of efficacy of psychosocial and pharmacological treatments in preventing repetition

Objective: To identify and synthesise the findings from all randomised controlled trials that have examined the effectiveness of treatments of patients who have deliberately harmed themselves.

Turgor Regulation via Cell Wall Adjustment in White Spruce1

Turgor regulation at reduced water contents was closely associated with changes in the elastic quality of the cell walls of individual needles and shoots of naturally drought-resistant seedlings of white spruce (Picea glauca [Moench] Voss.) and of seedlings of intermediate resistance that had been pretreated with paclobutrazol, a stress-protecting, synthetic plant-growth regulator. Paclobutrazol-treated seedlings showed marked increases in drought resistance, and pressure-volume analysis combined with Chardakov measurements confirmed observations that water stress was ameliorated during prolonged drought. Turgor was maintained in the paclobutrazol-treated and in the naturally resistant drought-stressed seedlings despite water contents near or below the turgor-loss volumes of well-watered controls. The maintenance of turgor in these seedlings was in large part a function of the dynamic process of cell wall adjustment, as reflected by marked reductions in both the saturated and turgor-loss volumes and by large increases in the elastic coefficients of the tissues. Shear and Young's moduli, calculated from pressure-volume curves and the radii and wall thicknesses of mesophyll cells, also confirmed observed changes in the elastic qualities of the cell walls. Elastic coefficients of well-watered, paclobutrazol-treated seedlings were consistently larger than those in well-watered controls and several times larger than the values in untreated plants, which succumbed rapidly to drought. In contrast, untreated seedlings that withstood prolonged drought without wilting displayed elastic coefficients similar to those in seedlings that had been treated with paclobutrazol but that had not been exposed to drought.

Rapid Regulation by Acid pH of Cell Wall Adjustment and Leaf Growth in Maize Plants Responding to Reversal of Water Stress1

The role of acid secretion in regulating short-term changes in growth rate and wall extensibility was investigated in emerging first leaves of intact, water-stressed maize (Zea mays L.) seedlings. A novel approach was used to measure leaf responses to injection of water or solutions containing potential regulators of growth. Both leaf elongation and wall extensibility, as measured with a whole-plant creep extensiometer, increased dramatically within minutes of injecting water, 0.5 mm phosphate, or strong (50 mm) buffer solutions with pH ≤ 5.0 into the cell-elongation zone of water-stressed leaves. In contrast, injecting buffer solutions at pH ≥ 5.5 inhibited these fast responses. Solutions containing 0.5 mm orthovanadate or erythrosin B to inhibit wall acidification by plasma membrane H+-ATPases were also inhibitory. Thus, cell wall extensibility and leaf growth in water-stressed plants remained inhibited, despite the increased availability of (injected) water when accompanying increases in acid-induced wall loosening were prevented. However, growth was stimulated when pH 4.5 buffers were included with the vanadate injections. These findings suggest that increasing the availability of water to expanding cells in water-stressed leaves signals rapid increases in outward proton pumping by plasma membrane H+-ATPases. Resultant increases in cell wall extensibility participate in the regulation of water uptake, cell expansion, and leaf growth.

Sex ratio adjustment in relation to paternal attractiveness in a wild bird population.

When the relative fitness of sons and daughters differs, sex-allocation theory predicts that it would be adaptive for individuals to adjust their investment in different sexes of offspring. Sex ratio adjustment by females in response to the sexual attractiveness of their mate would be an example of this. In vertebrates the existence of this form of sex ratio adjustment is controversial and may be confounded with sex-biased mortality, particularly in sexually size-dimorphic species. Here we use PCR amplification of a conserved W-chromosome-linked gene to show that the sex ratio within broods of a natural population of sexually size-monomorphic collared flycatchers Ficedula albicollis is related to the size of their father's forehead patch, a heritable secondary sexual character implicated in female choice. Experimental manipulations of paternal investment, which influence the size of his character in future breeding attempts, result in corresponding changes in the sex ratio of offspring born to males in those breeding attempts. In contrast, manipulations of maternal investment have no effect on future sex ratios, and there is no relationship between variables predicting the reproductive value of the brood and nestling sex ratio. Analysis of recruitment of offspring reveals similar patterns of sex ratio bias. The results suggest that female collared flycatchers be able to adjust the sex ratio of eggs ovulated in response to the phenotype of their mate. This finding is most consistent with "genetic quality" models of sexual selection.

Dynamic methylation adjustment and counting as part of imprinting mechanisms.

Monoallelic expression in diploid mammalian cells appears to be a widespread phenomenon, with the most studied examples being X-chromosome inactivation in eutherian female cells and genomic imprinting in the mouse and human. Silencing and methylation of certain sites on one of the two alleles in somatic cells is specific with respect to parental source for imprinted genes and random for X-linked genes. We report here evidence indicating that: (i) differential methylation patterns of imprinted genes are not simply copied from the gametes, but rather established gradually after fertilization; (ii) very similar methylation patterns are observed for diploid, tetraploid, parthenogenic, and androgenic preimplantation mouse embryos, as well as parthenogenic and androgenic mouse embryonic stem cells; (iii) haploid parthenogenic embryos do not show methylation adjustment as seen in diploid or tetraploid embryos, but rather retain the maternal pattern. These observations suggest that differential methylation in imprinted genes is achieved by a dynamic process that senses gene dosage and adjusts methylation similar to X-chromosome inactivation.

Investigation on Heart Rate Variability (HRV) and psycho-social-affective adjustment in Italian women with ovarian cancer

INTRODUZIONE: L’integrazione mente-corpo applicata ad un ambito patologico predominante in questi tempi, come il cancro, è il nucleo di questa tesi. Il background teorico entro cui è inserita, è quello della Psiconeuroendocrinoimmunologia (Bottaccioli, 1995) e Psico-Oncologia. Sono state identificate, nella letteratura scientifica, le connessioni tra stati psicologici (mente) e condizioni fisiologiche (corpo). Le variabili emerse come potenzialmente protettive in pazienti che si trovano ad affrontare il cancro sono: il supporto sociale, l’immagine corporea, il coping e la Qualità della Vita, insieme all’indice fisiologico Heart Rate Variability (HRV; Shaffer & Venner, 2013). Il potenziale meccanismo della connessione tra queste variabili potrebbe essere spiegato dall’azione del Nervo Vago, come esposto nella Teoria Polivagale di Stephen Porges (2007; 2009). OBIETTIVI: Gli obiettivi principali di questo studio sono: 1. Valutare l’adattamento psicologico alla patologia in termini di supporto sociale percepito, immagine corporea, coping prevalente e qualità della vita in donne con cancro ovarico; 2. Valutare i valori di base HRV in queste donne; 3. Osservare se livelli più elevati di HRV sono associati ad un migliore adattamento psicologico alla patologia; 4. Osservare se una peggiore percezione dell’immagine corporea e l’utilizzo di strategie di coping disadattive sono associate ad una Qualità della Vita più scarsa. METODO: 38 donne affette da cancro ovarico, al momento della valutazione libere da patologia, sono state reclutate presso la clinica oncologica del reparto di Ginecologia dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma, Italia. Ad ogni partecipante è stato chiesto di compilare una batteria di test composta da: MSPSS, per la valutazione del supporto sociale percepito; DAS-59, per la valutazione dell’immagine corporea; MAC, per la valutazione delle strategie di coping prevalenti utilizzate verso il cancro; EORTC-QLQ30, per la valutazione della Qualità della Vita. Per ogni partecipante è stato registrato HRV di base utilizzando lo strumento emWave (HeartMath). RISULTATI PRINCIPALI: Rispondendo agli obiettivi 1 e 2, in queste donne si è rilevato una alto tasso di supporto sociale percepito, in particolare ricevuto dalla persona di riferimento. L’area rivelatasi più critica nel supporto sociale è quella degli amici. Per quanto riguarda l’immagine corporea, la porzione di campione dai 30 ai 61 anni, ha delle preoccupazioni globali legate all’immagine corporea paragonabili ai dati provenienti dalla popolazione generale con preoccupazioni riguardo l’aspetto corporeo. Invece, nella porzione di campione dai 61 anni in su, il pattern di disagio verso l’aspetto fisico sembra decisamente peggiorare. Inoltre, in questo campione, si è rilevato un disagio globale verso l’immagine corporea significativamente più alto rispetto ai valori normativi presenti in letteratura riferiti a donne con cancro al seno con o senza mastectomia (rispettivamente t(94)= -4.78; p<0.000001; t(110)= -6.81;p<0.000001). La strategia di coping più utilizzata da queste donne è lo spirito combattivo, seguito dal fatalismo. Questo campione riporta, inoltre, una Qualità della Vita complessivamente soddisfacente, con un buon livello di funzionamento sociale. L’area di funzionalità più critica risulta essere il funzionamento emotivo. Considerando i sintomi prevalenti, i più riferiti sono affaticamento, disturbi del sonno e dolore. Per definire, invece, il pattern HRV, sono stati confrontati i dati del campione con quelli presenti in letteratura, riguardanti donne con cancro ovarico. Il campione valutato in questo studio, ha un HRV SDNN (Me=28.2ms) significativamente più alto dell’altro gruppo. Tuttavia, confrontando il valore medio di questo campione con i dati normativi sulla popolazione sana (Me=50ms), i nostri valori risultano drasticamente più bassi. In ultimo, donne che hanno ricevuto diagnosi di cancro ovarico in età fertile, sembrano avere maggiore HRV, migliore funzionamento emotivo e minore sintomatologia rispetto alle donne che hanno ricevuto diagnosi non in età fertile. Focalizzando l’attenzione sulla ricerca di relazioni significative tra le variabili in esame (obiettivo 3 e 4) sono state trovate numerose correlazioni significative tra: l’età e HRV, supporto percepito , Qualità della Vita; Qualità della Vita e immagine corporea, supporto sociale, strategie di coping; strategie di coping e immagine corporea, supporto sociale; immagine corporea e supporto sociale; HRV e supporto sociale, Qualità della Vita. Per verificare la possibile connessione causale tra le variabili considerate, sono state applicate regressioni lineari semplici e multiple per verificare la bontà del modello teorico. Si è rilevato che HRV è significativamente positivamente influenzata dal supporto percepito dalla figura di riferimento, dal funzionamento di ruolo, dall’immagine corporea totale. Invece risulta negativamente influenzata dal supporto percepito dagli amici e dall’uso di strategie di coping evitanti . La qualità della vita è positivamente influenzata da: l’immagine corporea globale e l’utilizzo del fatalismo come strategia di coping prevalente. Il funzionamento emotivo è influenzato dal supporto percepito dalla figura di riferimento e dal fatalismo. DISCUSSIONI E CONCLUSIONI: Il campione Italiano valutato, sembra essere a metà strada nell’adattamento dello stato psicologico e dell’equilibrio neurovegetativo al cancro. Sicuramente queste donne vivono una vita accettabile, in quanto sopravvissute al cancro, ma sembra anche che portino con sé preoccupazioni e difficoltà, in particolare legate all’accettazione della loro condizione di sopravvissute. Infatti, il migliore adattamento si riscontra nelle donne che hanno avuto peggiori condizioni in partenza: stadio del cancro avanzato, più giovani, con diagnosi ricevuta in età fertile. Pertanto, è possibile suggerire che queste condizioni critiche forzino queste donne ad affrontare apertamente il cancro e la loro situazione di sopravvissute al cancro, portandole ad “andare avanti” piuttosto che “tornare indietro”. Facendo riferimento alle connessioni tra variabili psicologiche e fisiologiche in queste donne, si è evidenziato che HRV è influenzata dalla presenza di figure significative ma, in particolare, è presumibile che sia influenzata da un’appropriata condivisione emotiva con queste figure. Si è anche evidenziato che poter continuare ad essere efficaci nel proprio contesto personale si riflette in un maggiore HRV, probabilmente in quanto permette di preservare il senso di sé, riducendo in questo modo lo stress derivante dall’esperienza cancro. Pertanto, HRV in queste donne risulta associato con un migliore adattamento psicologico. Inoltre, si è evidenziato che in queste donne la Qualità della Vita è profondamente influenzata dalla percezione dell’immagine corporea. Si tratta di un aspetto innovativo che è stato rilevato in questo campione e che, invece, nei precedenti studi non è stato indagato. In ultimo, la strategia di coping fatalismo sembra essere protettiva e sembra facilitare il processo di accettazione del cancro. Si spera sinceramente che le ricerche future possano superare i limiti del presente studio, come la scarsa numerosità e l’uso di strumenti di valutazione che, per alcuni aspetti come la scala Evitamento nel MAC, non centrano totalmente il target di indagine. Le traiettorie future di questo studio sono: aumentare il numero di osservazioni, reclutando donne in diversi centri specialistici in diverse zone d’Italia; utilizzare strumenti più specifici per valutare i costrutti in esame; valutare se un intervento di supporto centrato sul miglioramento di HRV (come HRV Biofeedback) può avere una ricaduta positiva sull’adattamento emotivo e la Qualità della Vita.