Accelerated evolution in the protein-coding regions is universal in crotalinae snake venom gland phospholipase A2 isozyme genes.

The nucleotide sequences of four genes encoding Trimeresurus gramineus (green habu snake, crotalinae) venom gland phospholipase A2 (PLA2; phosphatidylcholine 2-acylhydrolase, EC 3.1.1.4) isozymes were compared internally and externally with those of six genes encoding Trimeresurus flavoviridis (habu snake, crotalinae) venom gland PLA2 isozymes. The numbers of nucleotide substitutions per site (KN) for the noncoding regions including introns were one-third to one-eighth of the numbers of nucleotide substitutions per synonymous site (KS) for the protein-coding regions of exons, indicating that the noncoding regions are much more conserved than the protein-coding regions. The KN values for the introns were found to be nearly equivalent to those of introns of T. gramineus and T. flavoviridis TATA box-binding protein genes, which are assumed to be a general (nonvenomous) gene. Thus, it is evident that the introns of venom gland PLA2 isozyme genes have evolved at a similar rate to those of nonvenomous genes. The numbers of nucleotide substitutions per nonsynonymous site (KA) were close to or larger than the KS values for the protein-coding regions in venom gland PLA2 isozyme genes. All of the data combined reveal that Darwinian-type accelerated evolution has universally occurred only in the protein-coding regions of crotalinae snake venom PLA2 isozyme genes.

Contrasting complexity of two rust resistance loci in flax.

DNA probes from the L6 rust resistance gene of flax (Linum usitatissimum) hybridize to resistance genes at the unlinked M locus, indicating sequence similarities between genes at the two loci. Genetic and molecular data indicate that the L locus is simple and contains a single gene with 13 alleles and that the M locus is complex and contains a tandem array of genes of similar sequence. Thus the evolution of these two related loci has been different. The consequence of the contrasting structures of the L and M loci on the evolution of different rust resistance specificities can now be investigated at the molecular level

High-speed polynomial basis multipliers over GF(2(m)) for special pentanomial.

Efficient hardware implementations of arithmetic operations in the Galois field are highly desirable for several applications, such as coding theory, computer algebra and cryptography. Among these operations, multiplication is of special interest because it is considered the most important building block. Therefore, high-speed algorithms and hardware architectures for computing multiplication are highly required. In this paper, bit-parallel polynomial basis multipliers over the binary field GF(2(m)) generated using type II irreducible pentanomials are considered. The multiplier here presented has the lowest time complexity known to date for similar multipliers based on this type of irreducible pentanomials.

Hayek and complexity: coordination, evolution and methodology in social adaptive systems

The affinity between the work of the Austrian economist Friedrich A. Hayek and the approach of Complexity Economics is widely recognized by the literature. In spite of this, there still is a lack of studies that seek to analyze in depth the relationship between Hayek and complexity. This dissertation is a contribution to the filling of this large gap in the literature. In the first part of the work, we analyze the various periods in the development of Hayek\'s vision of complexity, showing that this vision is strongly present in his works on knowledge, competition, methodology, evolution, and spontaneous order. In the second part, we explore how Hayek was influenced by two of the main precursors of modern complexity theory - cybernetics and general system theory - from the time he was working on his book on theoretical psychology, The Sensory Order (1952), until the end of his intellectual career.

Introduction to Coding Theory for Flow Equations of Complex Systems Models

The modeling of complex dynamic systems depends on the solution of a differential equations system. Some problems appear because we do not know the mathematical expressions of the said equations. Enough numerical data of the system variables are known. The authors, think that it is very important to establish a code between the different languages to let them codify and decodify information. Coding permits us to reduce the study of some objects to others. Mathematical expressions are used to model certain variables of the system are complex, so it is convenient to define an alphabet code determining the correspondence between these equations and words in the alphabet. In this paper the authors begin with the introduction to the coding and decoding of complex structural systems modeling.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

Temporal Control of Leaf Complexity by miRNA-Regulated Licensing of Protein Complexes

The tremendous diversity of leaf shapes has caught the attention of naturalists for centuries. In addition to interspecific and intraspecific differences, leaf morphologies may differ in single plants according to age, a phenomenon known as heteroblasty. In Arabidopsis thaliana, the progression from the juvenile to the adult phase is characterized by increased leaf serration. A similar trend is seen in species with more complex leaves, such as the A. thaliana relative Cardamine hirsuta, in which the number of leaflets per leaf increases with age. Although the genetic changes that led to the overall simpler leaf architecture in A. thaliana are increasingly well understood, less is known about the events underlying age-dependent changes within single plants, in either A. thaliana or C. hirsuta. Here, we describe a conserved miRNA transcription factor regulon responsible for an age-dependent increase in leaf complexity. In early leaves, miR319-targeted TCP transcription factors interfere with the function of miR164-dependent and miR164-independent CUC proteins, preventing the formation of serrations in A. thaliana and of leaflets in C. hirsuta. As plants age, accumulation of miR156-regulated SPLs acts as a timing cue that destabilizes TCP-CUC interactions. The destabilization licenses activation of CUC protein complexes and thereby the gradual increase of leaf complexity in the newly formed organs. These findings point to posttranslational interaction between unrelated miRNA-targeted transcription factors as a core feature of these regulatory circuits.

Evidence for two protein coding transcripts at the Igf2as locus

The insulin-like growth factor 2 antisense (Igf2as) gene is part of the Ins-Igf2-H19 imprinted gene cluster. The function of the paternally expressed Igf2as is still elusive. In our previous work, we showed that Igf2as transcripts were located in the cytoplasm of C2C12 mouse myoblast cells, associated with polysomes and polyadenylated suggesting that Igf2as is protein coding. In the present work, the protein coding capacity of Igf2as was investigated. We demonstrate for the first time the existence of a polypeptide translated from an Igf2as construct. Furthermore, an RNA-Seq analysis was performed using RNA prepared from skeletal muscles of newborn wild-type and ∆ DMR1-U2 mice to further elucidate the function of Igf2as transcripts. We found no evidence for a regulatory role of Igf2as in the imprinted gene cluster. Interestingly, the RNA-Seq analysis indicated that Igf2as plays a role in the energy metabolism, the cell cycle, histone acetylation and muscle contraction pathways. Our Igf2as investigations further elucidated that there are two distinct Igf2as transcripts corresponding to two putative ORFs.

An intergenic non-coding RNA targets and regulates the ribosome in H. volcanii.

As translation is the final step in gene expression it is particularly important to understand the processes involved in translation regulation. It was shown in the last years that a class of RNA, the nonprotein-coding RNAs (ncRNAs), is involved in regulation of gene expression via various mechanisms (e.g. gene silencing by microRNAs). Almost all of these ncRNA discovered so far target the mRNA in order to modulate protein biosynthesis, this is rather unexpected considering the crucial role of the ribosome during gene expression. However, recent data from our laboratory showed that there is a new class of ncRNAs, which target the ribosome itself [Gebetsberger et al., 2012/ Pircher et al, 2014]. These so called ribosome-associated ncRNAs (rancRNAs) have an impact on translation regulation, mainly by interfering / modulating the rate of protein biosynthesis. The main goal of this project is to identify and describe novel potential regulatory rancRNAs in H. volcanii with the focus on intergenic candidates. Northern blot analyses already revealed interactions with the ribosome and showed differential expression of rancRNAs during different growth phases or under specific stress conditions. To investigate the biological relevance of these rancRNAs, knock-outs were generated in H. volcanii which were used for phenotypic characterization studies. The rancRNA s194 showed association with the 50S ribosomal subunit in vitro and in vivo and was capable of inhibiting peptide bond formation. These preliminary data for the rancRNA s194 make it an interesting candidate for further functional studies to identify the molecular mechanisms by which rancRNAs can modulate protein biosynthesis. Characterization of further rancRNA candidates are also underway.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

Tropical climate and vegetation simulations during the Heinrich event 1 using an Earth System Model of Intermediate Complexity (EMIC) - the University of Victoria Earth System-Climate Model (UVic ESCM)

Abrupt climate changes from 18 to 15 thousand years before present (kyr BP) associated with Heinrich Event 1 (HE1) had a strong impact on vegetation patterns not only at high latitudes of the Northern Hemisphere, but also in the tropical regions around the Atlantic Ocean. To gain a better understanding of the linkage between high and low latitudes, we used the University of Victoria (UVic) Earth System-Climate Model (ESCM) with dynamical vegetation and land surface components to simulate four scenarios of climate-vegetation interaction: the pre-industrial era, the Last Glacial Maximum (LGM), and a Heinrich-like event with two different climate backgrounds (interglacial and glacial). We calculated mega-biomes from the plant-functional types (PFTs) generated by the model to allow for a direct comparison between model results and palynological vegetation reconstructions. Our calculated mega-biomes for the pre-industrial period and the LGM corresponded well with biome reconstructions of the modern and LGM time slices, respectively, except that our pre-industrial simulation predicted the dominance of grassland in southern Europe and our LGM simulation resulted in more forest cover in tropical and sub-tropical South America. The HE1-like simulation with a glacial climate background produced sea-surface temperature patterns and enhanced inter-hemispheric thermal gradients in accordance with the "bipolar seesaw" hypothesis. We found that the cooling of the Northern Hemisphere caused a southward shift of those PFTs that are indicative of an increased desertification and a retreat of broadleaf forests in West Africa and northern South America. The mega-biomes from our HE1 simulation agreed well with paleovegetation data from tropical Africa and northern South America. Thus, according to our model-data comparison, the reconstructed vegetation changes for the tropical regions around the Atlantic Ocean were physically consistent with the remote effects of a Heinrich event under a glacial climate background.

Special training in injury coding. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Commodity coding manual : 1997 commodity flow survey.

Mode of access: Internet.