Análise da variabilidade gênica de antígenos de T. cruzi com aplicação para o diagnóstico sorológico da doença de Chagas

A doença de Chagas é uma zoonose causada pelo protozoário flagelado Trypanosoma cruzi. Estima-se que 8 milhões de pessoas estão infectadas com o T. cruzi em todo o mundo, principalmente na América Latina. Testes tradicionais de diagnóstico estão sendo gradualmente substituídos por métodos inovadores. A utilização de antígenos recombinantes foi proposta nos anos 90, e várias combinações foram testadas com soros de pacientes com diferentes formas clínicas de diferentes regiões da América Latina. Apesar do ganho em especificidade, estes testes apresentaram menor sensibilidade, frustrando expectativas. Este estudo objetivou analisar a variabilidade genética dos genes KMP11 e 1F8 que codificam antígenos comumente utilizados em diagnóstico experimental. Cepas de T. cruzi pertencentes a diferentes sub-grupos taxonômicos e de diferentes regiões foram analisadas para avaliar o impacto da variação antigênica em testes de diagnóstico. Maximizando a sensibilidade, evitar reatividade cruzada com epítopos de outros agentes patogênicos deve permitir a concepção de melhores testes rápidos. Num primeiro passo, DNA genômico foi extraído das seguintes cepas: Dm28c, Colombiana, Y, 3663, 4167, LL014 e CL Brener e foi realizada a amplificação dos genes 1F8 e KMP11 que codificam antígenos a partir destas cepas. Em seguida foram realizadas a clonagem, sequenciamento, expressão e detecção dos antígenos recombinantes. Na etapa final, análises de estruturas secundárias e terciárias, a última apenas para o antígeno 1F8, visualizaram as diferenças nas sequências de aminoácidos obtidas a partir de sequenciamento de DNA. Os resultados apresentados neste estudo mostram que o antígeno KMP11 de T. cruzi possui uma similaridade na sequência de aminoácidos muito elevada com o T. rangeli, mostrando a necessidade de um mapeamento antigênico desta proteína em todos os tripanosomatídeos que apresentaram alta similaridade com o antígeno de T. cruzi, como o T. rangeli, para verificar a presença de epítopos específicos de T. cruzi. O antígeno 1F8 pode ser uma ferramenta útil no diagnóstico da doença de Chagas e que será necessário aprofundar os conhecimentos sobre os determinantes antigênicos para futuramente elaborar poli-epítopos sintéticos adaptados de um maior número possível de antígenos, obtendo a maior especificidade e sensibilidade nos testes de diagnóstico sorológico e de teste rápido da doença de Chagas. Este estudo representa um passo crucial para a otimização de antígenos recombinantes para o diagnóstico da doença de Chagas.

Sensitivity of wear rates in the micro-scale abrasion test to test conditions and material hardness

Micro-scale abrasion (ball cratering) tests were performed with different combinations of ball and bulk specimen materials, under different test conditions, such as load and abrasive slurry concentration. Wear modes were classified into two types: with rolling particle motion and with grooving particle motion. Wear rates observed with rolling particle motion were relatively insensitive to test conditions, whereas with grooving motion they varied much more. It is suggested that rolling abrasion is therefore a more appropriate mode if reproducible test results are desired. The motion of the abrasive particles can be reliably predicted from the knowledge of hardnesses and elastic properties of the ball and the specimen, and from the normal load and the abrasive slurry concentration. General trends in wear resistance measured in the micro-scale abrasion test with rolling particle motion are similar to those reported in tests with fixed abrasives with sliding particle motion, although the variation in wear resistance with hardness is significantly smaller. © 2004 Published by Elsevier B.V.

Tilapia broodstock development for saline waters in the Philippines

Four Oreochromis species were used in the study. Progenies from the 27 cross combinations (5 pure breds and 22 crossbreds) were evaluated in 10 environments with different salinity levels and agro-climatic conditions using communal rearing concept. Among the different cross combinations reared across environments, O. aureus x O. spilurus gave the highest body weight and O. mossambicus x O. spilurus, the highest survival rate. Positive percent mean heterosis were observed in the crosses between O. mossambicus x O. niloticus, FAC selected line and O. aureus x O. spilurus.

Hardware paralelo reconfigurável para identificação de alinhamentos de sequências de DNA.

Amostras de DNA são encontradas em fragmentos, obtidos em vestígios de uma cena de crime, ou coletados de amostras de cabelo ou sangue, para testes genéticos ou de paternidade. Para identificar se esse fragmento pertence ou não a uma sequência de DNA, é necessário compará-los com uma sequência determinada, que pode estar armazenada em um banco de dados para, por exemplo, apontar um suspeito. Para tal, é preciso uma ferramenta eficiente para realizar o alinhamento da sequência de DNA encontrada com a armazenada no banco de dados. O alinhamento de sequências de DNA, em inglês DNA matching, é o campo da bioinformática que tenta entender a relação entre as sequências genéticas e suas relações funcionais e parentais. Essa tarefa é frequentemente realizada através de softwares que varrem clusters de base de dados, demandando alto poder computacional, o que encarece o custo de um projeto de alinhamento de sequências de DNA. Esta dissertação apresenta uma arquitetura de hardware paralela, para o algoritmo BLAST, que permite o alinhamento de um par de sequências de DNA. O algoritmo BLAST é um método heurístico e atualmente é o mais rápido. A estratégia do BLAST é dividir as sequências originais em subsequências menores de tamanho w. Após realizar as comparações nessas pequenas subsequências, as etapas do BLAST analisam apenas as subsequências que forem idênticas. Com isso, o algoritmo diminui o número de testes e combinações necessárias para realizar o alinhamento. Para cada sequência idêntica há três etapas, a serem realizadas pelo algoritmo: semeadura, extensão e avaliação. A solução proposta se inspira nas características do algoritmo para implementar um hardware totalmente paralelo e com pipeline entre as etapas básicas do BLAST. A arquitetura de hardware proposta foi implementada em FPGA e os resultados obtidos mostram a comparação entre área ocupada, número de ciclos e máxima frequência de operação permitida, em função dos parâmetros de alinhamento. O resultado é uma arquitetura de hardware em lógica reconfigurável, escalável, eficiente e de baixo custo, capaz de alinhar pares de sequências utilizando o algoritmo BLAST.

Soft Flesh in Sablefish, Anoplopoma fimbria, of Southeastern Alaska: Relationships with Depth, Season, and Biochemistry

The condition of soft-textured flesh in commercially harvested sablefish, Anoplopoma fimbria, from southeastern Alaska was investigated by National Marine Fisheries Service (NMFS) scientists from the Alaska Fisheries Science Center’s Auke Bay Laboratories (ABL) in Alaska and the Northwest Fisheries Science Center in Seattle, Wash. Sablefish were sampled by longline, pot, and trawl at five sites around Chichagof Island at depths of 259–988 m in the summer of 1985 and at depths of 259–913 m in the winter of 1986. At the time of capture and data collection, sablefish were categorized as being “firm” or “soft” by visual and tactile examination, individually weighed, measured for length, and sexed. Subsamples of the fish were analyzed and linear regressions and analyses of variance were performed on both the summer (n = 242) and winter (n = 439) data for combinations of chemical and physical analyses, depth of capture, weight vs. length, flesh condition, gonad condition, and sex. We successfully identified and selected sablefish with firm- and soft-textured flesh by tactile and visual methods. Abundance of firm fish in catches varied by season: 67% in winter and 40% in summer. Winter catches may give a higher yield than summer catches. Abundance of firm fish catches also varied with depth. Firm fish were routinely found shallower than soft fish. The highest percentage of firm fish were found at depths less than 365 m in summer and at 365–730 m in winter, whereas soft fish were usually more abundant at depths greater than 731 m. Catches of firm fish declined with increasing depth. More than 80% of the fish caught during winter at depths between 365 and 730 m had firm flesh, but this declined to 48% at these depths in summer. Longlines and pots caught similar proportions of firm and soft fish with both gears catching more firm than soft fish. Trawls caught a higher proportion of soft fish compared to longlines and pots in winter. Chemical composition of “firm” and “soft” fish differed. On average “soft” fish had 14% less protein, 12% more lipid, and 3% less ash than firm fish. Cooked yields from sablefish with soft-textured flesh were 31% less than cooked yields from firm fish. Sablefish flesh quality (firmness) related significantly to the biochemistry of white muscle with respect to 11 variables. Summer fish of all flesh conditions averaged 6% heavier than winter fish. Regulating depth of fishing could increase the yield from catches, but the feasibility and benefits from this action will require further evaluation and study. Results of this study provide a basis for reducing the harvest of sablefish with soft flesh and may stimulate further research into the cause and effect relationship of the sablefish soft-flesh phenomenon.

Mapeamento das regiões radiantes em placas retangulares vibrantes via método dos elementos de contorno com velocidade média e intensidade útil

Em engenharia, a modelagem computacional desempenha um papel importante na concepção de produtos e no desenvolvimento de técnicas de atenuação de ruído. Nesse contexto, esta tese investiga a intensidade acústica gerada pela radiação sonora de superfícies vibrantes. De modo específico, a pesquisa enfoca a identificação das regiões de uma fonte sonora que contribuem efetivamente para potência sonora radiada para o campo afastado, quando a frequência de excitação ocorre abaixo da frequência crítica de coincidência. São descritas as fundamentações teóricas de duas diferentes abordagens. A primeira delas, denominada intensidade supersônica (analítica) é calculada via transformadas de Fourier para fontes sonoras com geometrias separáveis. A segunda, denominada intensidade útil (numérica) é calculada através do método dos elementos de contorno clássico para fontes com geometrias arbitrárias. Em ambas, a identificação das regiões é feita pela filtragem das ondas não propagantes (evanescentes). O trabalho está centrado em duas propostas, a saber. A primeira delas, é a apresentação implementação e análise de uma nova técnica numérica para o cálculo da grandeza intensidade útil. Essa técnica constitui uma variante do método dos elementos de contorno (MEC), tendo como base o fato de as aproximações para as variáveis acústicas pressão e velocidade normal serem tomadas como constantes em cada elemento. E também no modo peculiar de obter a velocidade constante através da média de um certo número de velocidades interiores a cada elemento. Por esse motivo, a técnica recebe o nome de método de elemento de contorno com velocidade média (AVBEMAverage Velocity Boundary Element Method). A segunda, é a obtenção da solução forma fechada do campo de velocidade normal para placas retangulares com oito diferentes combinações de condições contorno clássicas. Então, a intensidade supersônica é estimada e comparada à intensidade acústica. Nos ensaios numéricos, a comparação da intensidade útil obtida via MEC clássico e via AVBEM é mostrada para ilustrar a eficiência computacional da técnica aqui proposta, que traz como benefício adicional o fato de poder ser utilizada uma malha menos refinada para as simulações e, consequentemente, economia significativa de recursos computacionais.

Variabilidade espacial e temporal das concentrações de clorofila na Baía de Guanabara (RJ) utilizando imagens MERIS e dados in situ

Este trabalho teve como objetivo principal implementar um algoritmo empírico para o monitoramento do processo de eutrofização da Baía de Guanabara (BG), Rio de Janeiro (RJ), utilizando dados de clorofila-a coletados in situ e imagens de satélite coletadas pelo sensor MERIS, a bordo do satélite ENVISAT, da Agência Espacial Européia (ESA). Para a elaboração do algoritmo foi utilizada uma série histórica de clorofila-a (Out/2002 a Jan/2012) fornecida pelo Laboratório de Biologia Marinha da UFRJ, que, acoplada aos dados radiométricos coletados pelo sensor MERIS em datas concomitantes com as coletas in situ de clorofila-a, permitiu a determinação das curvas de regressão que deram origem aos algorítmos. Diversas combinações de bandas foram utilizadas, com ênfase nos comprimentos de onda do verde, vermelho e infra-vermelho próximo. O algoritmo escolhido (R = 0,66 e MRE = 77,5%) fez uso dos comprimentos de onda entre o verde e o vermelho (665, 680, 560 e 620 nm) e apresentou resultado satisfatório, apesar das limitações devido à complexidade da área de estudo e problemas no algoritmo de correção atmosférica . Algorítmos típicos de água do Caso I (OC3 e OC4) também foram testados, assim como os algoritmos FLH e MCI, aconselhados para águas com concentrações elevadas de Chl-a, todos com resultados insatisfatório. Como observado por estudos pretéritos, a Baia de Guanabara possui alta variabilidade espacial e temporal de concentrações de clorofila-a, com as maiores concentrações no período úmido (meses: 01, 02, 03, 10, 11 12) e nas porções marginais (~ 100 mg.m-3), particularmente na borda Oeste da baia, e menores concentrações no período seco e no canal principal de circulação (~ 20 mg.m-3). O presente trabalho é pioneiro na construção e aplicação de algoritmos bio-óptico para a região da BG utilizando imagens MERIS. Apesar dos bons resultados, o presente algorítmo não deve ser considerado definitivo, e recomenda-se para trabalhos futuros testar os diferentes modelos de correção atmosférico para as imagens MERIS.

Análise dos Modos de Plasmon em Fibras Ópticas com Contraste Arbitrário de Índices de Refração.

Neste trabalho, é feita a análise dos modos de plasmon que se propagam em um filme metálico que cobre uma fibra óptica generalizada. Os modos de plasmon estudados são: Fuga pela Cobertura (lcv), Ligado Simétrico (Sb), Fuga pelo Núcleo (lcr) e Ligado Assimétrico (ab). Os filmes metálicos, para efeito de comparação, utilizados neste trabalho, são: a prata, o ouro e o paládio. Desenvolveu-se um modelo matemático do fenômeno eletromagnético e um software, que gerou um banco de dados que facilitasse a análise de estruturas, com diversas combinações de parâmetros. Com o banco de dados, foram obtidos diversos gráficos, que permitiram: analisar os modos de plasmon, verificar a atenuação das ondas e o comportamento do campo eletromagnético em cada região da estrutura. As confrontações entre as estruturas com filmes de: prata, ouro e paládio, permitiram concluir que aquelas elaboradas com os filmes de prata e de ouro são as que apresentam menores perdas, portanto, as recomendadas na confecção de sensores. Como a prata é mais acessível que o ouro, aconselha-se a sua utilização. A análise e os resultados deste trabalho são originais na literatura especializada.

Effects of Gear Modifications on the Trawl Performance and Catching Efficiency of the West Coast Upper Continental Slope Groundfish Survey Trawl

Since 1984, annual bottom trawl surveys of the west coast (California–Washington) upper continental slope (WCUCS) have provided information on the abundance, distribution, and biological characteristics of groundfish resources. Slope species of the deep-water complex (DWC) are of particular importance and include Dover sole, Microstomus pacificus; sablefish, Anoplopoma fimbria; shortspine thornyhead, Sebastolobus alascanus; and longspine thornyhead, S. altivelis. In the fall of 1994, we conducted an experimental gear research cruise in lieu of our normal survey because of concerns about the performance of the survey trawl. The experiment was conducted on a soft mud bottom at depths of 460–490 m off the central Oregon coast. Treatments included different combinations of door-bridle rigging, groundgear weight, and scope length. The experimental design was a 2 ´ 2 ´ 2 factorial within a randomized complete-block. Analysis of variance was used to examine the effects of gear modifications on the engineering performance of the trawl (i.e. trawl dimensions, variation in trawl dimensions, and door attitude) and to determine if catch rates in terms of weight and number of DWC species and invertebrates were affected by the gear modifications. Trawl performance was highly variable for the historically used standard trawl configuration. Improvements were observed with the addition of either a 2-bridle door or lighter ground gear. Changes in scope length had relatively little effect on trawl performance. The interaction of door bridle and ground gear weight had the most effect on trawl performance. In spite of the standard trawl’s erratic performance, catch rates of all four DWC species and invertebrates were not significantly different than the 2-bridle/heavy combination, which did the best in terms of engineering performance. The most important factor affecting DWC catch rates was ground gear. Scope length and the type of door bridle had little effect on DWC catch rates. Subsequent revisions to survey gear and towing protocol and their impact on the continuity of the slope survey time series are discussed.

Hardware reconfigurável para geração de música harmonizada utilizando autômatos celulares.

Desde os primórdios da humanidade, a descoberta do método de processamento cerebral do som, e consequentemente da música, fazem parte do imaginário humano. Portanto, as pesquisas relacionadas a este processo constituem um dos mais vastos campos de estudos das áreas de ciências. Dentre as inúmeras tentativas para compreensão do processamento biológico do som, o ser humano inventou o processo automático de composição musical, com o intuito de aferir a possibilidade da realização de composições musicais de qualidade sem a imposição sentimental, ou seja, apenas com a utilização das definições e estruturas de música existentes. Este procedimento automático de composição musical, também denominado música aleatória ou música do acaso, tem sido vastamente explorado ao longo dos séculos, já tendo sido utilizado por alguns dos grandes nomes do cenário musical, como por exemplo, Mozart. Os avanços nas áreas de engenharia e computação permitiram a evolução dos métodos utilizados para composição de música aleatória, tornando a aplicação de autômatos celulares uma alternativa viável para determinação da sequência de execução de notas musicais e outros itens utilizados durante a composição deste tipo de música. Esta dissertação propõe uma arquitetura para geração de música harmonizada a partir de intervalos melódicos determinados por autômatos celulares, implementada em hardware reconfigurável do tipo FPGA. A arquitetura proposta possui quatro tipos de autômatos celulares, desenvolvidos através dos modelos de vizinhança unidimensional de Wolfram, vizinhança bidimensional de Neumann, vizinhança bidimensional Moore e vizinhança tridimensional de Neumann, que podem ser combinados de 16 formas diferentes para geração de melodias. Os resultados do processamento realizado pela arquitetura proposta são melodias no formato .mid, compostas através da utilização de dois autômatos celulares, um para escolha das notas e outro para escolha dos instrumentos a serem emulados, de acordo com o protocolo MIDI. Para tal esta arquitetura é formada por três unidades principais, a unidade divisor de frequência, que é responsável pelo sincronismo das tarefas executadas pela arquitetura, a unidade de conjunto de autômatos celulares, que é responsável pelo controle e habilitação dos autômatos celulares, e a unidade máquina MIDI, que é responsável por organizar os resultados de cada iteração corrente dos autômatos celulares e convertê-los conforme a estrutura do protocolo MIDI, gerando-se assim o produto musical. A arquitetura proposta é parametrizável, de modo que a configuração dos dados que influenciam no produto musical gerado, como por exemplo, a definição dos conjuntos de regras para os autômatos celulares habilitados, fica a cargo do usuário, não havendo então limites para as combinações possíveis a serem realizadas na arquitetura. Para validação da funcionalidade e aplicabilidade da arquitetura proposta, alguns dos resultados obtidos foram apresentados e detalhados através do uso de técnicas de obtenção de informação musical.

A Positive trajectory for corals at Little Cayman Island

Coral reefs are damaged by natural disturbances and local and global anthropogenic stresses. As stresses intensify, so do debates about whether reefs will recover after significant damage. True headway in this debate requires documented temporal trajectories for coral assemblages subjected to various combinations of stresses; therefore, we report relevant changes in coral assemblages at Little Cayman Island. Between 1999 and 2012, spatiotemporal patterns in cover, densities of juveniles and size structure of assemblages were documented inside and outside marine protected areas using transects, quadrats and measurements of maximum diameters. Over five years, bleaching and disease caused live cover to decrease from 26% to 14%, with full recovery seven years later. Juvenile densities varied, reaching a maximum in 2010. Both patterns were consistent within and outside protected areas. In addition, dominant coral species persisted within and outside protected areas although their size frequency distributions varied temporally and spatially. The health of the coral assemblage and the similarity of responses across levels of protection suggested that negligible anthropogenic disturbance at the local scale was a key factor underlying the observed resilience.

Surface temperature and precipitation variations in the western U.S. and their relation to large scale circulation indices [abstract]

EXTRACT (SEE PDF FOR FULL ABSTRACT): An analysis of the principal components of surface temperature and precipitation in the western U.S. is presented. Data consist of monthly mean temperature and total precipitation for 66 climate divisions west of the Continental Divide, for the years 1931-1984. The analysis is repeated for three separate combinations of months - the water year (Oct - Sept), the cool season (Oct - Mar) and the warm season (Apr - Sept). Inspection of monthly precipitation climatology indicates that selection of these combinations of months results in very few awkward splittings of the natural precipitation seasons found in the West.

Seabed classification for trawlability determined with a multibeam echo sounder on Snakehead Bank in the Gulf of Alaska

Rockfishes (Sebastes spp.) tend to aggregate near rocky, cobble, or generally rugged areas that are difficult to survey with bottom trawls, and evidence indicates that assemblages of rockfish species may differ between areas accessible to trawling and those areas that are not. Consequently, it is important to determine grounds that are trawlable or untrawlable so that the areas where trawl survey results should be applied are accurately identified. To this end, we used multibeam echosounder data to generate metrics that describe the seafloor: backscatter strength at normal and oblique incidence angles, the variation of the angle-dependent backscatter strength within 10° of normal incidence, the scintillation of the acoustic intensity scattered from the seafloor, and the seafloor rugosity. We used these metrics to develop a binary classification scheme to estimate where the seafloor is expected to be trawlable. The multibeam echosounder data were verified through analyses of video and still images collected with a stereo drop camera and a remotely operated vehicle in a study at Snakehead Bank, ~100 km south of Kodiak Island in the Gulf of Alaska. Comparisons of different combinations of metrics derived from the multibeam data indicated that the oblique-incidence backscatter strength was the most accurate estimator of trawlability at Snakehead Bank and that the addition of other metrics provided only marginal improvements. If successful on a wider scale in the Gulf of Alaska, this acoustic remote-sensing technique, or a similar one, could help improve the accuracy of rockfish stock assessments.

Material model of lung parenchyma based on living precision-cut lung slice testing.

We describe a novel constitutive model of lung parenchyma, which can be used for continuum mechanics based predictive simulations. To develop this model, we experimentally determined the nonlinear material behavior of rat lung parenchyma. This was achieved via uni-axial tension tests on living precision-cut rat lung slices. The resulting force-displacement curves were then used as inputs for an inverse analysis. The Levenberg-Marquardt algorithm was utilized to optimize the material parameters of combinations and recombinations of established strain-energy density functions (SEFs). Comparing the best-fits of the tested SEFs we found Wpar = 4.1 kPa(I1-3)2 + 20.7 kPa(I1 - 3)3 + 4.1 kPa(-2 ln J + J2 - 1) to be the optimal constitutive model. This SEF consists of three summands: the first can be interpreted as the contribution of the elastin fibers and the ground substance, the second as the contribution of the collagen fibers while the third controls the volumetric change. The presented approach will help to model the behavior of the pulmonary parenchyma and to quantify the strains and stresses during ventilation.

Bibliography of synthesis documents on selected coastal ocean topics

This compilation of references to works which synthesize information on coastal topics is intended to be useful to resource managers in decision making processes. However, the utility must be understand in terms of its limited coverage. The bibliography is not inclusive of all the published materials on the topics selected. Coverage is clearly defined in the following paragraph. The time span of the bibliography is limited to references that were published from I983 to 1993, except for a last-minute addition of a few 1994 publications. All searches were done in mid- to late-1993. The bibliography was compiled from searches done on the following DIALOG electronic databases: Aquatic Sciences and Fisheries Abstracts, BlOSlS Previews, Dissertation Abstracts Online, Life Sciences Collection, NTlS (National Technical lnformation Service), Oceanic Abstracts, Pollution Abstracts, SciSearch, and Water Resources Abstracts. In addition, two NOAA electronic datases were searched: the NOAA Library and lnformation Catalog and the NOAA Sea Grant Depository Database. Synthesis of information is not an ubiquitous term used in database development. In order to locate syntheses of required coastal topics, 89 search terms were used in combinations which required 10 searches from each file. From the nearly 6,000 citations which resulted from the electronic searches, the most appropriate were selected to produce this bibliography. The document was edited and indexed using Wordperfect software. When available, an abstract has been included. Every abstract was edited. The bibliography is subdivided into four main topics or sections: ecosystems, coastal water body conditions, natural disasters, and resource management. In the ecosystems section, emphasis is placed on organisms in their environment on the major coastlines of the U.S. In the second section, coastal water body conditions, the environment itself is emphasized. References were found for the Alaskan coast, but none were found for Hawaii. The third section, on natural disasters, emphasizes environmental impacts resulting from natural phenomena. Guidelines, planning and management reports, modelling documents, strategic and restoration plans, and environmental economics related to sustainability are included in the fourth section, resource management. Author, geographic, and subject indices indices are provided. The authors would like to thank Victor Omelczenko and Terry Seldon of the NOAA Sea Grant Office for access to and training on the NOAA Sea Grant Depository Database. We are grateful also to Dorothy Anderson, Philip Keavey, and Elizabeth Petersen who reviewed the draft document.