Dissociation of HIV-1 from follicular dendritic cells during HAART: Mathematical analysis

Follicular dendritic cells (FDC) provide a reservoir for HIV type 1 (HIV-1) that may reignite infection if highly active antiretroviral therapy (HAART) is withdrawn before virus on FDC is cleared. To estimate the treatment time required to eliminate HIV-1 on FDC, we develop deterministic and stochastic models for the reversible binding of HIV-1 to FDC via ligand–receptor interactions and examine the consequences of reducing the virus available for binding to FDC. Analysis of these models shows that the rate at which HIV-1 dissociates from FDC during HAART is biphasic, with an initial period of rapid decay followed by a period of slower exponential decay. The speed of the slower second stage of dissociation and the treatment time required to eradicate the FDC reservoir of HIV-1 are insensitive to the number of virions bound and their degree of attachment to FDC before treatment. In contrast, the expected time required for dissociation of an individual virion from FDC varies sensitively with the number of ligands attached to the virion that are available to interact with receptors on FDC. Although most virions may dissociate from FDC on the time scale of days to weeks, virions coupled to a higher-than-average number of ligands may persist on FDC for years. This result suggests that HAART may not be able to clear all HIV-1 trapped on FDC and that, even if clearance is possible, years of treatment will be required.

Tight frames of k-plane ridgelets and the problem of representing objects that are smooth away from d-dimensional singularities in Rn

For each pair (n, k) with 1 ≤ k < n, we construct a tight frame (ρλ : λ ∈ Λ) for L2 (Rn), which we call a frame of k-plane ridgelets. The intent is to efficiently represent functions that are smooth away from singularities along k-planes in Rn. We also develop tools to help decide whether k-plane ridgelets provide the desired efficient representation. We first construct a wavelet-like tight frame on the X-ray bundle χn,k—the fiber bundle having the Grassman manifold Gn,k of k-planes in Rn for base space, and for fibers the orthocomplements of those planes. This wavelet-like tight frame is the pushout to χn,k, via the smooth local coordinates of Gn,k, of an orthonormal basis of tensor Meyer wavelets on Euclidean space Rk(n−k) × Rn−k. We then use the X-ray isometry [Solmon, D. C. (1976) J. Math. Anal. Appl. 56, 61–83] to map this tight frame isometrically to a tight frame for L2(Rn)—the k-plane ridgelets. This construction makes analysis of a function f ∈ L2(Rn) by k-plane ridgelets identical to the analysis of the k-plane X-ray transform of f by an appropriate wavelet-like system for χn,k. As wavelets are typically effective at representing point singularities, it may be expected that these new systems will be effective at representing objects whose k-plane X-ray transform has a point singularity. Objects with discontinuities across hyperplanes are of this form, for k = n − 1.

Identification of inflections in T-cell counts among HIV-1-infected individuals and relationship with progression to clinical AIDS

Studies of circulating T (CD3+) lymphocytes have shown that on a population basis T-cell numbers remain stable for many years after HIV-1 infection (blind T-cell homeostasis), but decline rapidly beginning approximately 1.5–2.5 years before the onset of clinical AIDS. We derived a general method for defining the loss of homeostasis on the individual level and for determining the prevalence of homeostasis loss according to HIV status and the occurrence of AIDS in more than 5,000 men enrolled in the Multicenter AIDS Cohort Study. We used a segmented regression model for log10 CD3+ cell counts that included separate T-cell trajectories before and after a time (the T-cell inflection point) where the loss of T-cell homeostasis was most likely to have occurred. The average slope of CD3+ lymphocyte counts before the inflection point was close to zero for HIV− and HIV+ men, consistent with blind T-cell homeostasis. After the inflection point, the HIV+ individuals who developed AIDS generally showed a dramatic decline in CD3+ cell counts relative to HIV− men and HIV+ men not developing AIDS. A CD3+ cell decline of greater than 10 percent per year was present in 77% of HIV+ men developing AIDS but in only 23% of HIV+ men with no onset of AIDS. Our findings at the individual level support the blind T-cell homeostasis hypothesis and provide strong evidence that the loss of homeostasis is an important mechanism in the pathogenesis of the severe immunodeficiency that characterizes the late stages of HIV infection.

Root Xylem Embolisms and Refilling. Relation to Water Potentials of Soil, Roots, and Leaves, and Osmotic Potentials of Root Xylem Sap1

Embolism and refilling of vessels was monitored directly by cryomicroscopy of field-grown corn (Zea mays L.) roots. To test the reliability of an earlier study showing embolism refilling in roots at negative leaf water potentials, embolisms were counted, and root water potentials (Ψroot) and osmotic potentials of exuded xylem sap from the same roots were measured by isopiestic psychrometry. All vessels were full at dawn (Ψroot −0.1 MPa). Embolisms were first seen in late metaxylem vessels at 8 am. Embolized late metaxylem vessels peaked at 50% at 10 am (Ψroot −0.1 MPa), fell to 44% by 12 pm (Ψroot −0.23 MPa), then dropped steadily to zero by early evening (Ψroot −0.28 MPa). Transpiration was highest (8.5 μg cm−2 s−1) between 12 and 2 pm when the percentage of vessels embolized was falling. Embolized vessels were refilled by liquid moving through their lateral walls. Xylem sap was very low in solutes. The mechanism of vessel refilling, when Ψroot is negative, requires further investigation. Daily embolism and refilling in roots of well-watered plants is a normal occurrence and may be a component of an important hydraulic signaling mechanism between roots and shoots.

Quantitative analysis of chromosomal CGH in human breast tumors associates copy number abnormalities with p53 status and patient survival

We present a general method for rigorously identifying correlations between variations in large-scale molecular profiles and outcomes and apply it to chromosomal comparative genomic hybridization data from a set of 52 breast tumors. We identify two loci where copy number abnormalities are correlated with poor survival outcome (gain at 8q24 and loss at 9q13). We also identify a relationship between abnormalities at two loci and the mutational status of p53. Gain at 8q24 and loss at 5q15-5q21 are linked with mutant p53. The 9q and 5q losses suggest the possibility of gene products involved in breast cancer progression. The analytical techniques are general and also are applicable to the analysis of array-based expression data.

The neck region of the myosin motor domain acts as a lever arm to generate movement.

The myosin head consists of a globular catalytic domain that binds actin and hydrolyzes ATP and a neck domain that consists of essential and regulatory light chains bound to a long alpha-helical portion of the heavy chain. The swinging neck-level model assumes that a swinging motion of the neck relative to the catalytic domain is the origin of movement. This model predicts that the step size, and consequently the sliding velocity, are linearly related to the length of the neck. We have tested this point by characterizing a series of mutant Dictyostelium myosins that have different neck lengths. The 2xELCBS mutant has an extra binding site for essential light chain. The delta RLCBS mutant myosin has an internal deletion that removes the regulatory light chain binding site. The delta BLCBS mutant lacks both light chain binding sites. Wild-type myosin and these mutant myosins were subjected to the sliding filament in vitro motility assay. As expected, mutants with shorter necks move slower than wild-type myosin in vitro. Most significantly, a mutant with a longer neck moves faster than the wild type, and the sliding velocities of these myosins are linearly related to the neck length, as predicted by the swinging neck-lever model. A simple extrapolation to zero speed predicts that the fulcrum point is in the vicinity of the SH1-SH2 region in the catalytic domain.

Analysis of metabolic pathways by the growth of cells in the presence of organic solvents.

A new approach to the analysis of metabolic pathways involving poorly water-soluble intermediates is proposed. It relies upon the ability of the hydrophobic intermediates formed by a sequence of intracellular reactions to cross the membrane(s) and partition between aqueous and organic phases, when cells are incubated in the presence of a nonpolar and nontoxic organic solvent. As a result of this thermodynamically driven efflux of the formed intermediates from the cell, they accumulate in the organic medium in sufficient quantities for GC-MS analysis and identification. This enables direct determination of the sequence of chemical reactions involved with no requirement for the isolation of each individual metabolite from a cell-free extract. The feasibility of the proposed methodology has been demonstrated by the elucidation of the biosynthesis of (R)-gamma-decalactone from (R)-ricinoleic acid catalyzed by the yeast Sporidiobolus ruinenii grown in the presence of decane. The corresponding 4-hydroxy-acid intermediates, formed in the course of beta-oxidation of (R)-ricinoleic acid, were simultaneously observed in a single experiment on the same chromatogram. Potential applications of this proposed methodology are briefly discussed.

Two genes required for the binding of an essential Saccharomyces cerevisiae kinetochore complex to DNA.

Kinetochores are DNA-protein structures that assemble on centromeric DNA and attach chromosomes to spindle microtubules. Because of their simplicity, the 125-bp centromeres of Saccharomyces cerevisiae are particularly amenable to molecular analysis. Budding yeast centromeres contain three sequence elements of which centromere DNA sequence element III (CDEIII) appears to be particularly important. cis-acting mutations in CDEIII and trans-acting mutations in genes encoding subunits of the CDEIII-binding complex (CBF3) prevent correct chromosome transmission. Using temperature-sensitive mutations in CBF3 subunits, we show a strong correlation between DNA-binding activity measured in vitro and kinetochore activity in vivo. We extend previous findings by Goh and Kilmartin [Goh, P.-Y. & Kilmartin, J.V. (1993) J. Cell Biol. 121, 503-512] to argue that DNA-bound CBF3 may be involved in the operation of a mitotic checkpoint but that functional CBF3 is not required for the assembly of a bipolar spindle.

Spatial heterogeneity of inhibitory surrounds in the middle temporal visual area.

A recurrent theme in the organization of vertebrate visual cortex is that of receptive fields with an associated "silent" opponency component. In the middle temporal area (area MT), a cortical visual area involved in the analysis of retinal motion in primates, this opponency appears in the form of a region outside the classical receptive field (CRF) that in itself gives no response but suppresses responses to motion evoked within the CRF. This antagonistic motion surround has been described as very large and symmetrically arrayed around the CRF. On the basis of this view, the primary function of the surround has long been thought to consist of simple figure-ground segregation based on movement. We have made use of small stimulus patches to map the form and extent of the surround and find evidence that the surround inhibition of many MT cells is in fact confined to restricted regions on one side or on opposite sides of the CRF. Such regions endow MT cells with the ability to make local-to-local motion comparisons, capable of extracting more complex features from the visual environment, and as such, may be better viewed as intrinsic parts of the receptive field, rather than as separate entities responsible for local-to-global comparisons.

Restriction fragment length polymorphism-coupled domain-directed differential display: a highly efficient technique for expression analysis of multigene families.

In this paper, a reverse-transcriptase PCR-based protocol suitable for efficient expression analysis of multigene families is presented. The method combines restriction fragment length polymorphism (RFLP) technology with a gene family-specific version of mRNA differential display and hence is called "RFLP-coupled domain-directed differential display. "With this method, expression of all members of a multigene family at many different developmental stages, in diverse tissues and even in different organisms, can be displayed on one gel. Moreover, bands of interest, representing gene family members, are directly accessible to sequence analysis, without the need for subcloning. The method thus enables a detailed, high-resolution expression analysis of known gene family members as well as the identification and characterization of new ones. Here the technique was used to analyze differential expression of MADS-box genes in male and female inflorescences of maize (Zea mays ssp. mays). Six different MADS-box genes could be identified, being either specifically expressed in the female sex or preferentially expressed in male or female inflorescences, respectively. Other possible applications of the method are discussed.

Perfil lipídico de hambúrgueres produzidos a partir de carne de bovinos alimentados com fontes de óleo na dieta

Objetivou-se nesse trabalho avaliar os efeitos de fontes de óleo vegetal na dieta de bovinos Nelore em fase de terminação sobre a aceitação sensorial, teores de colesterol e óxidos de colesterol, composição de ácidos graxos e estabilidade oxidativa de hambúrgueres bovinos, avaliados após serem congelados e acondicionados a -18°C por 90 dias, então avaliados crus e grelhados. Foram confinados 96 bovinos, machos, castrados, Nelore, com aproximadamente 380 kg de peso inicial e idade média de 24 meses, alimentados com óleos de soja, girassol, linhaça e tratamento controle sem adição de óleo por 82 dias. A partir do músculo Longissimus e da gordura subcutânea dos animais foram produzidos hambúrgueres Os hambúrgueres produzidos com carne de bovinos que receberam óleo de soja tiveram maior estabilidade lipídica, tanto para zero quanto para 90 dias de armazenamento quando comparado às outras dietas. O método cru de preparo também resultou em menores valores tanto para o tempo zero quanto para o tempo 90 dias de armazenamento, em relação ao método grelhado. Os hambúrgueres dos animais alimentados com o óleo linhaça resultaram em menores valores para o atributo sabor. O tempo zero dias de armazenamento dos hambúrgueres resultou em maiores notas dos consumidores para a textura e aceitabilidade global, em relação às amostras armazenadas por 90 dias. A porcentagem de ácidos graxos polinsaturados foi reduzida, independente dos tratamentos, após 90 dias de armazenamento. O CLA c9 t11 foi encontrado em maiores quantidades nas amostras dos animais alimentados com os óleos de linhaça e soja, para zero e 90 dias de armazenamento. O teor de colesterol aumentou após as amostras de hambúrgueres serem grelhadas, enquanto que não foi observado efeito para as fontes de óleos e os tempos de armazenamento. Foi observada a presença de óxidos de colesterol após as amostras serem armazenadas por 90 dias, independente das fontes de óleos utilizadas. O fornecimento de óleos insaturados para bovinos confinados aumenta a porcentagem de ácidos graxos polinsaturados em hambúrgueres produzidos com carne e gordura desses. A inclusão de óleos vegetais para bovinos aumenta a oxidação lipídica de hambúrgueres produzidos a partir de carne e gordura provenientes desses animais quando comparados a um tratamento sem inclusão de óleos vegetais. Hambúrgueres produzidos com carne e gordura de animais alimentados com óleos vegetais na dieta possuem maior oxidação lipídica após 90 dias de armazenamento quando comparados com os hambúrgueres do tempo zero e dos hambúrgueres do tratamento controle enquanto que o processamento térmico não foi responsável pela maior oxidação lipídica.

Um modelo multiescala concorrente para representar o processo de fissuração do concreto.

Este trabalho propõe uma técnica de modelagem multiescala concorrente do concreto considerando duas escalas distintas: a mesoescala, onde o concreto é modelado como um material heterogêneo, e a macroescala, na qual o concreto é tratado como um material homogêneo. A heterogeneidade da estrutura mesoscópica do concreto é idealizada considerando três fases distintas, compostas pelos agregados graúdos e argamassa (matriz), estes considerados materiais homogêneos, e zona de transição interfacial (ZTI), tratada como a parte mais fraca entre as três fases. O agregado graúdo é gerado a partir de uma curva granulométrica e posicionado na matriz de forma aleatória. Seu comportamento mecânico é descrito por um modelo constitutivo elástico-linear, devido a sua maior resistência quando comparado com as outras duas fases do concreto. Elementos finitos contínuos com alta relação de aspecto em conjunto com um modelo constitutivo de dano são usados para representar o comportamento não linear do concreto, decorrente da iniciação de fissuras na ZTI e posterior propagação para a matriz, dando lugar à formação de macrofissuras. Os elementos finitos de interface com alta relação de aspecto são inseridos entre todos os elementos regulares da matriz e entre os da matriz e agregados, representando a ZTI, tornando-se potenciais caminhos de propagação de fissuras. No estado limite, quando a espessura do elemento de interface tende a zero (h ?0) e, consequentemente, a relação de aspecto tende a infinito, estes elementos apresentam a mesma cinemática da aproximação contínua de descontinuidades fortes (ACDF), sendo apropriados para representar a formação de descontinuidades associados a fissuras, similar aos modelos coesivos. Um modelo de dano à tração é proposto para representar o comportamento mecânico não linear das interfaces, associado à formação de fissuras, ou até mesmo ao eventual fechamento destas. A fim de contornar os problemas causados pela malha de elementos finitos de transição entre as malhas da macro e da mesoescala, que, em geral, apresentam diferenças expressivas 5 de refinamento, utiliza-se uma técnica recente de acoplamento de malhas não conformes. Esta técnica é baseada na definição de elementos finitos de acoplamento (EFAs), os quais são capazes de estabelecer a continuidade de deslocamento entre malhas geradas de forma completamente independentes, sem aumentar a quantidade total de graus de liberdade do problema, podendo ser utilizados tanto para acoplar malhas não sobrepostas quanto sobrepostas. Para tornar possível a análise em multiescala em casos nos quais a região de localização de deformações não pode ser definida a priori, propõe-se uma técnica multiescala adaptativa. Nesta abordagem, usa-se a distribuição de tensões da escala macroscópica como um indicador para alterar a modelagem das regiões críticas, substituindo-se a macroescala pela mesoescala durante a análise. Consequentemente, a malha macroscópica é automaticamente substituída por uma malha mesoscópica, onde o comportamento não linear está na iminência de ocorrer. Testes numéricos são desenvolvidos para mostrar a capacidade do modelo proposto de representar o processo de iniciação e propagação de fissuras na região tracionada do concreto. Os resultados numéricos são comparados com os resultados experimentais ou com aqueles obtidos através da simulação direta em mesoescala (SDM).

Efeito da temperatura de revenimento sobre o grau de sensitização e resistência à corrosão por pite de aços inoxidáveis supermartensíticos contendo 13% Cr, 5% Ni, com e sem adições de Nb e Mo.

O desenvolvimento dos aços inoxidáveis Super-Martensíticos (SM) nasce da necessidade de implementar novas tecnologias, mais econômicas e amigáveis ao meio ambiente. Os aços inoxidáveis SM são uma derivação dos aços inoxidáveis martensíticos convencionais, diferenciando-se basicamente no menor teor de carbono, na adição de Ni e Mo. Foram desenvolvidos como uma alternativa para aços inoxidáveis duplex no uso de dutos para a extração de petróleo offshore em meados dos anos 90. Para que esses aços apresentem as propriedades mecânicas de resistência à tração e tenacidade é necessário que sejam realizados tratamentos de austenitização, seguido de têmpera, e de revenimento, onde, particularmente para este último, há várias opções de tempos e temperaturas. Como os tratamentos térmicos geram as propriedades mecânicas através de transformações de fase (precipitação) podem ocorrer alterações da resistência à corrosão. São conhecidos os efeitos benéficos da adição de Nb em aços inoxidáveis tradicionais. Por isso, o objetivo desta pesquisa foi estudar aços inoxidáveis SM contendo Nb. Foi pesquisada a influência da temperatura de revenimento sobre a resistência à corrosão de três aços inoxidáveis SM, os quais contêm 13% Cr, 5% Ni, 1% a 2% Mo, com e sem adições de Nb. No presente trabalho, foram denominados de SM2MoNb, SM2Mo e SM1MoNb, que representam aços com 2% Mo, 1% Mo e 0,11% Nb. Dado que os principais tipos de corrosão para aços inoxidáveis são a corrosão por pite (por cloreto) e a corrosão intergranular (sensitização), optou-se por determinar os Potenciais de Pite (Ep) e os Graus de Sensitização (GS) em função da temperatura de revenimento. Os aços passaram por recozimento a 1050°C por 48 horas, para eliminação de fase ferrita delta. Em seguida foram tratados a 1050 °C por 30 minutos, com resfriamento ao ar, para uniformização do tamanho de grão. A estrutura martensítica obtida recebeu tratamentos de revenimento em temperaturas de: 550 °C, 575 °C, 600 °C, 625 °C, 650 °C e 700 °C, por 2 horas. O GS foi medido através da técnica de reativação eletroquímica potenciodinâmica na versão ciclo duplo (DL-EPR), utilizando-se eletrólito de 1M H2SO4 + 0,01M KSCN. Para determinar o Ep foram realizados ensaios de polarização potenciodinâmica em 0,6M NaCl. Os resultados obtidos foram discutidos através das variações microestruturais encontradas. Foram empregadas técnicas de microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), simulação termodinâmica de fases através do programa Thermo-Calc e determinação de austenita revertida mediante difração de raios X (DRX) e ferritoscópio. A quantificação da austenita por DRX identificou que a partir de 600 °C há formação desta fase, apresentando máximo em 650 °C, e novamente diminuindo para zero a 700 °C. Por sua vez, o método do ferritoscópio detectou austenita nas condições em que a analise de DRX indicou valor nulo, sendo as mais críticas a do material temperado (sem revenimento) e do aço revenido a 700 °C. Propõe-se que tais diferenças entre os dois métodos se deve à morfologia fina da austenia retida, a qual deve estar localizada entre as agulhas de martensita. Os resultados foram discutidos em termos da precipitação de Cr23C6, Mo6C, NbC, fase Chi, austenita e ferrita, bem como das consequências do empobrecimento em Cr e Mo, gerados por tais microconstituintes. São propostos três mecanismos para explicar a sensitização: o primeiro é devido a precipitação de Cr23C6, o segundo a precipitação de fase Chi (rica em Cr e Mo) e o terceiro é devido a formação de ferrita durante o revenimento. O melhor desempenho quanto ao GS foi obtido para os revenimentos a 575 °C e 600°C, por 2 horas. Os resultados de Ep indicaram que o aço SM2MoNb, revenido a 575°C, tem o melhor desempenho quanto à resistência à corrosão por cloreto. Isso associado ao baixo GS coloca este aço, com este tratamento térmico, numa posição de destaque para aplicações onde a resistência à corrosão é um critério de seleção de material, uma vez que, segundo a literatura a temperatura de 575 °C está no intervalo de temperaturas de revenimento onde são obtidas as melhores propriedades mecânicas.

An Investigation of Ozone Related Data and Development of a Model to Evaluate Ozone Episodes for Exceptional Event Criteria

The EPA promulgated the Exceptional Events Rule codifying guidance regarding exclusion of monitoring data from compliance decisions due to uncontrollable natural or exceptional events. This capstone examines documentation systems utilized by agencies requesting data be excluded from compliance decisions due to exceptional events. A screening tool is developed to determine whether an event would meet exceptional event criteria. New data sources are available to enhance analysis but evaluation shows many are unusable in their current form. The EPA and States must collaborate to develop consistent evaluation methodologies documenting exceptional events to improve the efficiency and effectiveness of the new rule. To utilize newer sophisticated data, consistent, user-friendly translation systems must be developed.

Causal Maps and Indirect Influences Analysis in the Diagnosis of Second-Home Tourism Impacts

This paper proposes a method for diagnosing the impacts of second-home tourism and illustrates it for a Mediterranean Spanish destination. This method proposes the application of network analysis software to the analysis of causal maps in order to create a causal network model based on stakeholder-identified impacts. The main innovation is the analysis of indirect relations in causal maps for the identification of the most influential nodes in the model. The results show that the most influential nodes are of a political nature, which contradicts previous diagnoses identifying technical planning as the ultimate cause of problems.