Single molecule simulation of diffusion and enzyme kinetics

This work presents a molecular-scale agent-based model for the simulation of enzymatic reactions at experimentally measured concentrations. The model incorporates stochasticity and spatial dependence, using diffusing and reacting particles with physical dimensions. We developed strategies to adjust and validate the enzymatic rates and diffusion coefficients to the information required by the computational agents, i.e., collision efficiency, interaction logic between agents, the time scale associated with interactions (e.g., kinetics), and agent velocity. Also, we tested the impact of molecular location (a source of biological noise) in the speed at which the reactions take place. Simulations were conducted for experimental data on the 2-hydroxymuconate tautomerase (EC 5.3.2.6, UniProt ID Q01468) and the Steroid Delta-isomerase (EC 5.3.3.1, UniProt ID P07445). Obtained results demonstrate that our approach is in accordance to existing experimental data and long-term biophysical and biochemical assumptions.

Interactions between fiscal and monetary policy

Mestrado em Economia Monetária e Financeira

Desarrollo de interfases con transferencia controlada de especies moviles. Síntesis, caracterizacion y aplicaciones. Development of Interphases with Controlled Transference of Mobile Species. Synthesis, Characterization and Applications.

Se propone sintetizar nuevos materiales como bloques de construcción de estructuras en escala nanometrica o micrométrica: nanotubos de carbono funcionalizados; nanopartículas metálicas; hidrogeles inteligentes; carbones mesoporosos. Con ellos se construiran interfaces solido/liquido estructuradas: multicapas autoensambladas, patrones micrométricos con heterogeneidad tridimensional y estructuras jerárquicas. Se estudiara el intercambio de especies móviles en las interfaces usando técnicas electroquímicas, espectroelectroquimicas, ópticas y de microscopia. De esta manera se podran controlar el intercambio en esa interface. En base a este conocimientos se desarrollaran aplicaciones tecnológicas tales como sensores de oligonucletidos, microceldas de combustible, arreglos de microelectrodos y supercapacitores.

Interacciones Transitorias de Proteínas Solubles con Membranas Lipídicas. Transient interactions of soluble proteins with lipid membranes.

La transferencia de proteínas solubles a la interfase de la membrana lipídica es un paso clave en varios procesos celulares. Esta traslocación resulta en un importante cambio en el ambiente de la proteína con consecuencias sobre su conformación, estabilidad y actividad biológica. En este proyecto estudiamos las condiciones que determinan la unión a la membrana, particularmente el balance entre interacciones electrostáticas e hidrofóbicas, y los factores que determinan la conformación, estabilidad y dinámica de la proteína en interfaces. Particularmente, estudiaremos la interacción con membranas de la proteína transportadora de ácido cólico de hígado de ave L-BABP, la proteína beta-2 glicoproteína humana y la proteína asociada a microtúbulos SL21. Hemos encontrado que el estado de fase del lípido determina la conformación y estabilidad de L-BABP unida periféricamente. En este proyecto estudiaremos la naturaleza de las interacciones que determinan esta dependencia. beta-2 glicoproteína humana se une a membranas aniónicas e induce cambios estructurales en el lípido cuando ocurre la transición al estado desplegado de la proteína. El proyecto contempla estudiar comparativamente las interacciones del estado nativo y parcialmente desplegado de beta-2 glicoproteína con membranas. Estudiaremos los cambios conformacionales de proteínas y lípidos utilizando espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de emisión de fluorescencia y espectroscopia de dicroísmo circular (CD). Utilizaremos calorimetría diferencial de barrido (DSC) para estudios de estabilidad y espectroscopia de fosforescencia para estudiar dinámica rotacional de proteínas en la membrana.

Desarrollos innovadores, estrategias de aprendizaje e interacciones de comunicación llevadas a cabo con Tecnologías de la Información y la Comunicación en el área de Ciencias Experimentales. Innovative developments, learning strategies and communication interactions carried out with CIT in experimental science.

Las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) han alcanzando una fuerte expansión en la última década y se convierten en una estrategia clave para la educación científica y tecnológica. Actualmente se realizan significativas inversiones en computadoras e insumos acordes a esta tecnología lo que no garantiza que éstas mejores disponibilidades sean necesariamente conducentes a propuestas educativas aceptables, ya que la incorporación de las TIC en la educación científica no puede consistir en un mero cambio de soporte sin que esto se acompañe de una renovación constructivista del aprendizaje. También se observa un escaso desarrollo y aplicación de las TIC tanto en la formación de grado de las carreras científicas, como en la formación permanente de los docentes. A partir de lo expuesto, nos planteamos los siguientes problemas: ¿cómo generar cursos de formación docente con alternativas virtuales que garanticen la construcción, actualización y transferencia de conocimientos en las disciplinas científicas? ¿qué diseño de materiales se requiere para potenciar aprendizajes flexibles de calidad?, ¿qué dimensiones, variables e indicadores dan cuenta de procesos de comunicación en estos entornos?, ¿Cuáles son las principales estrategias que promueven los desarrollos tecnológicos? ¿De qué manera se lleva a cabo el seguimiento y evaluación de los desarrollos tecnológicos? Para dar respuesta a estos interrogantes nos planteamos este proyecto que tiene por objetivos: diseñar, desarrollar, implementar y evaluar materiales basados en un modelo constructivista que utiliza como soporte las TIC el marco de la "Enseñanza para la Comprensión". Analizar las relaciones que se establecen en el intercambio comunicativo a través de las TIC, ya sea de manera síncrona o asíncrona e identificar las estrategias de aprendizaje utilizadas por los estudiantes cuando trabajan con entornos virtuales. Se profundizará en los siguientes temas: "La materia y sus cambios", "Biotecnología" y "Dilemas investigativos a los que se enfrentan los científicos". Los dos primeros módulos estarán destinados a la formación de futuros docentes en Ciencias y a la formación permanente de docentes en ejercicio. Los usuarios del tercer módulo serán los estudiantes del ciclo de nivelacion. Se propone desarrollar instrumentos de evaluación, adaptando indicadores que sirvan para evaluar el modelo, el diseño de los materiales, el medio tecnológico, la eficiencia de estos programas con TIC. Se van a definir variables que permitan identificar las estrategias de aprendizaje utilizadas por los usuarios de estos desarrollos tecnológicos y las relaciones que se establecen en el intercambio comunicativo de los entornos virtuales, haciendo hincapié en la lecto-escritura científica. Se utilizará la plataforma Moodle que permite la administración de los estudiantes, las interacciones sociales necesarias para integrar una comunidad de aprendizaje a través de los foros y correo electrónico y la evaluación continua de los aprendizajes. El desarrollo de los contenidos específicos y las actividades de aprendizaje se hará en CD interactivos elaborados con diferentes programas de computación. En el desarrollo de los materiales se incluyen algunas simulaciones interactivas que permiten comprender conceptos que habitualmente requerían experimentación fáctica. El estudio se enmarca en la combinación de dos enfoques metodológicos que integran técnicas y procedimientos de análisis tanto cuantitativos como cualitativos. Consideramos que esta investigación es una contribución teórica importante ya que propone mejorar un modelo para la enseñanza de las Ciencias Naturales introduciendo las TIC. Se espera realizar un aporte novedoso al campo de la Didáctica de las Ciencias con la obtención de los resultados y acciones tendientes a establecer una red de comunicaciones entre los docentes participantes y los investigadores involucrados en el programa, instalada en forma progresiva.

DESARROLLO DE APLICACIONES ESTADÍSTICAS PARA LA AGRICULTURA DE PRECISIÓN. STATISTICAL APPLICATIONS FOR PRECISION AGRICULTURE

A partir de las últimas décadas se ha impulsado el desarrollo y la utilización de los Sistemas de Información Geográficos (SIG) y los Sistemas de Posicionamiento Satelital (GPS) orientados a mejorar la eficiencia productiva de distintos sistemas de cultivos extensivos en términos agronómicos, económicos y ambientales. Estas nuevas tecnologías permiten medir variabilidad espacial de propiedades del sitio como conductividad eléctrica aparente y otros atributos del terreno así como el efecto de las mismas sobre la distribución espacial de los rendimientos. Luego, es posible aplicar el manejo sitio-específico en los lotes para mejorar la eficiencia en el uso de los insumos agroquímicos, la protección del medio ambiente y la sustentabilidad de la vida rural. En la actualidad, existe una oferta amplia de recursos tecnológicos propios de la agricultura de precisión para capturar variación espacial a través de los sitios dentro del terreno. El óptimo uso del gran volumen de datos derivado de maquinarias de agricultura de precisión depende fuertemente de las capacidades para explorar la información relativa a las complejas interacciones que subyacen los resultados productivos. La covariación espacial de las propiedades del sitio y el rendimiento de los cultivos ha sido estudiada a través de modelos geoestadísticos clásicos que se basan en la teoría de variables regionalizadas. Nuevos desarrollos de modelos estadísticos contemporáneos, entre los que se destacan los modelos lineales mixtos, constituyen herramientas prometedoras para el tratamiento de datos correlacionados espacialmente. Más aún, debido a la naturaleza multivariada de las múltiples variables registradas en cada sitio, las técnicas de análisis multivariado podrían aportar valiosa información para la visualización y explotación de datos georreferenciados. La comprensión de las bases agronómicas de las complejas interacciones que se producen a la escala de lotes en producción, es hoy posible con el uso de éstas nuevas tecnologías. Los objetivos del presente proyecto son: (l) desarrollar estrategias metodológicas basadas en la complementación de técnicas de análisis multivariados y geoestadísticas, para la clasificación de sitios intralotes y el estudio de interdependencias entre variables de sitio y rendimiento; (ll) proponer modelos mixtos alternativos, basados en funciones de correlación espacial de los términos de error que permitan explorar patrones de correlación espacial de los rendimientos intralotes y las propiedades del suelo en los sitios delimitados. From the last decades the use and development of Geographical Information Systems (GIS) and Satellite Positioning Systems (GPS) is highly promoted in cropping systems. Such technologies allow measuring spatial variability of site properties including electrical conductivity and others soil features as well as their impact on the spatial variability of yields. Therefore, site-specific management could be applied to improve the efficiency in the use of agrochemicals, the environmental protection, and the sustainability of the rural life. Currently, there is a wide offer of technological resources to capture spatial variation across sites within field. However, the optimum use of data coming from the precision agriculture machineries strongly depends on the capabilities to explore the information about the complex interactions underlying the productive outputs. The covariation between spatial soil properties and yields from georeferenced data has been treated in a graphical manner or with standard geostatistical approaches. New statistical modeling capabilities from the Mixed Linear Model framework are promising to deal with correlated data such those produced by the precision agriculture. Moreover, rescuing the multivariate nature of the multiple data collected at each site, several multivariate statistical approaches could be crucial tools for data analysis with georeferenced data. Understanding the basis of complex interactions at the scale of production field is now within reach the use of these new techniques. Our main objectives are: (1) to develop new statistical strategies, based on the complementarities of geostatistics and multivariate methods, useful to classify sites within field grown with grain crops and analyze the interrelationships of several soil and yield variables, (2) to propose mixed linear models to predict yield according spatial soil variability and to build contour maps to promote a more sustainable agriculture.

Interacciones inmuno-endócrinas: participación de tlr-4 y citoquinas pro-inflamatorias en la regulación de la proliferación de células lactotropas. Immuno-endocrine interactions: Contribution of tlr-4 and pro-inflammatory cytokines in the regulation of lactotroph cell proliferation.

El presente proyecto tiene como objetivo estudiar, a nivel celular y molecular, los mecanismos inmuno-endócrinos que participan en la proliferación de células lactotropas normales y tumorales frente a procesos inflamatorios inducidos experimentalmente. Una particular atención se pondrá al evaluar la contribución de IL-6 como citoquina intrahipofisaria durante el desarrollo tumoral y su rol como señal paracrina/autocrina en la senescencia hipofisaria. Debido a que agentes inflamatorios y anti-inflamatorios pueden inducir alteraciones en el crecimiento y la función hipofisaria, no se descartaría que, en el curso de una inflamación, como la inducida por el lipopolisacárido bacteriano LPS, puedan ocurrir modificaciones en el índice proliferativo de las células lactotropas y/o en la secreción de su producto hormonal, la prolactina. Dado el auge en las investigaciones referidas al campo de la modulación inmuno-endócrina, es que planteamos investigar la participación de TLR4, componente crucial del complejo proteico que inicia la señal LPS, en hipófisis normales y tumorales inducidas por estrógeno así como también en la línea celular somatolactotrópica GH3B6. Dentro de las vías de transducción de señales involucradas se determinará la participación de MAPK-ERK1/2 y de PI3K asi como la contribución de NF-kB en la regulación del crecimiento celular inducido por IL-6/LPS mediante el uso de inhibidores específicos. La microscopía electrónica y confocal, resultarán de fundamental importancia para valorar los procesos de translocación nuclear de NF-kB como así también para definir la localización ultraestructural de los mediadores mencionados. Además, se valorará el mecanismo de senescencia celular hipofisaria mediante parámetros morfológicos, bioquímicos y ultraestructurales durante el desarrollo de prolactinomas inducidos experimentalmente. Finalmente dilucidar las posibles vías de transducción de señales que se desencadenan frente a estímulos inflamatorios/proliferativos podría explicar algunos aspectos moleculares sobre la función de control del ciclo celular y las limitaciones de crecimiento en adenomas hipofisarios que subyacen en la falta de progresión de estos tumores a la malignidad. The aim of the present project is to study the immuno-endocrine mechanisms involved in the proliferation of normal and tumoral lactotrophs experimentally induced by inflammatory factors. Also, the contribution of IL-6 as a paracrine / autocrine signal in the pituitary senescence will be assessed along tumor development induced by estrogen treatment. Considering that both, inflammatory and anti-inflammatory agents can modify the pituitary function, it is possible that in the course of inflammation, as induced by bacterial lipopolysaccharide LPS, some alteration may occur in the proliferative index of lactotrophs and / or in the PRL secretion. Our main objective is to investigate the cellular and molecular mechanisms involved by the activation of TLR4, a crucial component of the protein complex initiated by LPS, in normal and pathological pituitaries induced by estrogen as well as in the GH3B6 cell line. The participation of MAPK-ERK1 / 2 and PI3K signaling pathway and the contribution of NF-kB in the proliferative responses triggered by IL-6/LPS will be analyzed by using specific inhibitors. Confocal microscopy analysis is essential to assess the process of nuclear translocation of NF-kB as well as the use of electron microscopy to define the ultrastructural localization of the above mentioned mediators. In addition, the mechanisms of pituitary cell senescence will be evaluated through morphological, biochemical and ultrastructural approaches during the development of experimental prolactinomas. Finally, the elucidation of possible signal transduction pathways which are triggered by inflammatory / proliferative stimuli, would explain some molecular aspects of cell cycle control and limitations in pituitary tumor growth that underlie the lack of progress in these pituitary tumors to malignancy.

The spatial analysis and speciation of uranium and thorium series radionuclides in the soil of the Cronamuck Valley, County Donegal, Ireland

This thesis details the findings of a study into the spatial distribution and speciation of 238U, 226Ra and 228Ra in the soils of the Cronamuck valley, County Donegal . The region lies on the north-eastern edge of the Barnesmore granite and has been the subject of uranium prospecting efforts in the past. The results of the project provide information on the practicability of geostatistical techniques as a means of estimating the spatial distribution of natural radionuclides and provide insight into the behaviour of these nuclides and their modes of occurrence and enrichment in an upland bog environment. The results of the geostatistical survey conducted on the area indicate that the primary control over the levels of the studied nuclides in the soil of the valley is the underlying geology. Isopleth maps of nuclide levels in the valley indicate a predominance of elevated nuclide levels in the samples drawn from the granite region, statistical analysis of the data indicating that levels of the nuclides in samples drawn from the granite are greater than levels drawn from the non-granite region by up to a factor of 4.6 for 238U and 4.9 for 226Ra. Redistribution of the nuclides occurs via drainage systems within the valley, this process being responsible for transport of nuclides away from the granite region resulting in enrichment of nuclides in soils not underlain by the granite. Distribution of the nuclides within the valley is erratic, the effect of drainage f lows on the nuclides resulting in localized enriched areas within the valley. Speciation of the nuclides within one of the enriched areas encountered in the study indicates that enrichment is as a result of saturation of the soil with drainage water containing trace amounts of radionuclides. 238U is primarily held within the labile fractions (exchangeable cat ions + easily oxidisable organics + amorphous iron oxides ) of the soil , 226Ra being associated with the non- labile fractions, most probably the resistant organic material. 228Ra displays a significant occurrence in both the labile and non- labile fractions. The ability of the soil to retain uranium appears to be affected largely by the redox status of the soil, samples drawn from oxidizing environments tending to have little or no uranium in the easily oxidisable and amorphous iron oxide fractions. This loss of uranium from oxidised soil samples is responsible for the elevated 226Ra /238U disequilibrium encountered in the enriched areas of the valley. Analysis of the data indicates that samples displaying elevated 226Ra/238U ratios also exhibit elevated 228Ra/238U ratios indicating a loss of uranium from the samples as opposed to an enrichment of 226Ra.

middleware for cooperating mobile embedded systems

Mobile embedded systems, wireless communication, real-time systems, real-time scheduling, communication protocols, cooperation, reliability and fault-tolerance, middleware

Spatial data mining in precision agriculture

Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2012

Molecular biological analysis of dynamic interactions between influenza viruses and host cells : host cell proteomes and viral replication dynamics

Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2011

Stochastic effects and uncertainties in assessing electromagnetic interactions with control systems

Electromagnetic compatibility, lightning, crosstalk surge voltages, Monte Carlo simulation, accident initiator

Full-wave field interactions of nonuniform transmission lines

Transmission-line supertheory, generalized transmission-line theory, radiation

Interactions of bottom-up and top-down processes in human evoked gamma-band activity

Gamma-band activity, EEG, top-down, bottom-up