Structural Integrity of the Greek Key Motif in beta gamma-Crystallins Is Vital for Central Eye Lens Transparency

Background: We highlight an unrecognized physiological role for the Greek key motif, an evolutionarily conserved super-secondary structural topology of the beta gamma-crystallins. These proteins constitute the bulk of the human eye lens, packed at very high concentrations in a compact, globular, short-range order, generating transparency. Congenital cataract (affecting 400,000 newborns yearly worldwide), associated with 54 mutations in beta gamma-crystallins, occurs in two major phenotypes nuclear cataract, which blocks the central visual axis, hampering the development of the growing eye and demanding earliest intervention, and the milder peripheral progressive cataract where surgery can wait. In order to understand this phenotypic dichotomy at the molecular level, we have studied the structural and aggregation features of representative mutations. Methods: Wild type and several representative mutant proteins were cloned, expressed and purified and their secondary and tertiary structural details, as well as structural stability, were compared in solution, using spectroscopy. Their tendencies to aggregate in vitro and in cellulo were also compared. In addition, we analyzed their structural differences by molecular modeling in silico. Results: Based on their properties, mutants are seen to fall into two classes. Mutants A36P, L45PL54P, R140X, and G165fs display lowered solubility and structural stability, expose several buried residues to the surface, aggregate in vitro and in cellulo, and disturb/distort the Greek key motif. And they are associated with nuclear cataract. In contrast, mutants P24T and R77S, associated with peripheral cataract, behave quite similar to the wild type molecule, and do not affect the Greek key topology. Conclusion: When a mutation distorts even one of the four Greek key motifs, the protein readily self-aggregates and precipitates, consistent with the phenotype of nuclear cataract, while mutations not affecting the motif display `native state aggregation', leading to peripheral cataract, thus offering a protein structural rationale for the cataract phenotypic dichotomy ``distort motif, lose central vision''.

Iterated stochastic filters with additive updates for dynamic system identification: Annealing-type iterations and the filter bank

A nonlinear stochastic filtering scheme based on a Gaussian sum representation of the filtering density and an annealing-type iterative update, which is additive and uses an artificial diffusion parameter, is proposed. The additive nature of the update relieves the problem of weight collapse often encountered with filters employing weighted particle based empirical approximation to the filtering density. The proposed Monte Carlo filter bank conforms in structure to the parent nonlinear filtering (Kushner-Stratonovich) equation and possesses excellent mixing properties enabling adequate exploration of the phase space of the state vector. The performance of the filter bank, presently assessed against a few carefully chosen numerical examples, provide ample evidence of its remarkable performance in terms of filter convergence and estimation accuracy vis-a-vis most other competing filters especially in higher dimensional dynamic system identification problems including cases that may demand estimating relatively minor variations in the parameter values from their reference states. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Faster computation of the Karhunen-Loeve expansion using its domain independence property

The goal of this work is to reduce the cost of computing the coefficients in the Karhunen-Loeve (KL) expansion. The KL expansion serves as a useful and efficient tool for discretizing second-order stochastic processes with known covariance function. Its applications in engineering mechanics include discretizing random field models for elastic moduli, fluid properties, and structural response. The main computational cost of finding the coefficients of this expansion arises from numerically solving an integral eigenvalue problem with the covariance function as the integration kernel. Mathematically this is a homogeneous Fredholm equation of second type. One widely used method for solving this integral eigenvalue problem is to use finite element (FE) bases for discretizing the eigenfunctions, followed by a Galerkin projection. This method is computationally expensive. In the current work it is first shown that the shape of the physical domain in a random field does not affect the realizations of the field estimated using KL expansion, although the individual KL terms are affected. Based on this domain independence property, a numerical integration based scheme accompanied by a modification of the domain, is proposed. In addition to presenting mathematical arguments to establish the domain independence, numerical studies are also conducted to demonstrate and test the proposed method. Numerically it is demonstrated that compared to the Galerkin method the computational speed gain in the proposed method is of three to four orders of magnitude for a two dimensional example, and of one to two orders of magnitude for a three dimensional example, while retaining the same level of accuracy. It is also shown that for separable covariance kernels a further cost reduction of three to four orders of magnitude can be achieved. Both normal and lognormal fields are considered in the numerical studies. (c) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Medieval pulse of great earthquakes in the central Himalaya: Viewing past activities on the frontal thrust

The Himalaya has experienced three great earthquakes during the last century1934 Nepal-Bihar, 1950 Upper Assam, and arguably the 1905 Kangra. Focus here is on the central Himalayan segment between the 1905 and the 1934 ruptures, where previous studies have identified a great earthquake between thirteenth and sixteenth centuries. Historical data suggest damaging earthquakes in A.D. 1255, 1344, 1505, 1803, and 1833, although their sources and magnitudes remain debated. We present new evidence for a great earthquake from a trench across the base of a 13m high scarp near Ramnagar at the Himalayan Frontal Thrust. The section exposed four south verging fault strands and a backthrust offsetting a broad spectrum of lithounits, including colluvial deposits. Age data suggest that the last great earthquake in the central Himalaya most likely occurred between A.D. 1259 and 1433. While evidence for this rupture is unmistakable, the stratigraphic clues imply an earlier event, which can most tentatively be placed between A.D. 1050 and 1250. The postulated existence of this earlier event, however, requires further validation. If the two-earthquake scenario is realistic, then the successive ruptures may have occurred in close intervals and were sourced on adjacent segments that overlapped at the trench site. Rupture(s) identified in the trench closely correlate with two damaging earthquakes of 1255 and 1344 reported from Nepal. The present study suggests that the frontal thrust in central Himalaya may have remained seismically inactive during the last similar to 700years. Considering this long elapsed time, a great earthquake may be due in the region.

Do we see what we should see? Describing non-covalent interactions in protein structures including precision

The power of X-ray crystal structure analysis as a technique is to `see where the atoms are'. The results are extensively used by a wide variety of research communities. However, this `seeing where the atoms are' can give a false sense of security unless the precision of the placement of the atoms has been taken into account. Indeed, the presentation of bond distances and angles to a false precision (i.e. to too many decimal places) is commonplace. This article has three themes. Firstly, a basis for a proper representation of protein crystal structure results is detailed and demonstrated with respect to analyses of Protein Data Bank entries. The basis for establishing the precision of placement of each atom in a protein crystal structure is non-trivial. Secondly, a knowledge base harnessing such a descriptor of precision is presented. It is applied here to the case of salt bridges, i.e. ion pairs, in protein structures; this is the most fundamental place to start with such structure-precision representations since salt bridges are one of the tenets of protein structure stability. Ion pairs also play a central role in protein oligomerization, molecular recognition of ligands and substrates, allosteric regulation, domain motion and alpha-helix capping. A new knowledge base, SBPS (Salt Bridges in Protein Structures), takes these structural precisions into account and is the first of its kind. The third theme of the article is to indicate natural extensions of the need for such a description of precision, such as those involving metalloproteins and the determination of the protonation states of ionizable amino acids. Overall, it is also noted that this work and these examples are also relevant to protein three-dimensional structure molecular graphics software.

Geomorphology reveals active decollement geometry in the central Himalayan seismic gap

The similar to 700-km-long ``central seismic gap'' is the most prominent segment of the Himalayan front not to have ruptured in a major earthquake during the last 200-500 yr. This prolonged seismic quiescence has led to the proposition that this region, with a population >10 million, is overdue for a great earthquake. Despite the region's recognized seismic risk, the geometry of faults likely to host large earthquakes remains poorly understood. Here, we place new constraints on the spatial distribution of rock uplift within the western similar to 400 km of the central seismic gap using topographic and river profile analyses together with basinwide erosion rate estimates from cosmogenic Be-10. The data sets show a distinctive physiographic transition at the base of the high Himalaya in the state of Uttarakhand, India, characterized by abrupt strike-normal increases in channel steepness and a tenfold increase in erosion rates. When combined with previously published geophysical imaging and seismicity data sets, we interpret the observed spatial distribution of erosion rates and channel steepness to reflect the landscape response to spatially variable rock uplift due to a structurally coherent ramp-flat system of the Main Himalayan Thrust. Although it remains unresolved whether the kinematics of the Main Himalayan Thrust ramp involve an emergent fault or duplex, the landscape and erosion rate patterns suggest that the decollement beneath the state of Uttarakhand provides a sufficiently large and coherent fault segment capable of hosting a great earthquake.

Hydrological importance of sacred forest fragments in Central Western Ghats of India

Sacred groves are patches of forests of special spiritual significance to humans, offering also a diverse range of ecological and environmental services. We have attempted here to understand the local hydrological dynamics of a sacred forest, in terms of the benefits the village community derive, in central Western Ghats region of India. A comparative assessment has been made between two small watersheds in terms of their landscape structure (woody species composition) with soil water properties and availability of water in the respective downstream villages. The result shows that, sacred site with more primeval vegetation has close association with soil moisture in comparison to non-sacred site during dry spell of the year. The higher soil moisture ensures year long availability of water in the downstream village of the sacred site which facilitates farming of commercial crops with higher economic returns to the farmers, unlike the farmers in the other village where they face water crisis during the lean season. The study emphasizes the need for conservation endeavour on sacred groves highlighting its potential for water conservation at local and regional levels.

Sistematización de la información sobre dendroenergía existente en la región del Pacífico y Central de Nicaragua, período 1993-2012

La leña es la forma más simple de biomasa utilizada en los hogares del mundo. En Nicaragua, casi el cincuenta por ciento de los nicaragüenses cocinan con leña y carbón. Esta demanda de leña ha provocado sobre explotación del bosque seco del Pacifico de Nicaragua, ocasionando degradación progresiva del bosque. La información dendroenergética de los focos de producción de leña se encuentra dispersa y desorganizada, esto justifica la realización del presente estudio de sistematización, que servirá para establecer lineamientos básicos sobre las pautas a seguir al momento de la planificación, seguimiento y evaluación de proyectos y/o programas dendroenergéticos. La información se recolectó a través de entrevistas dirigidas a responsables administrativos o técnicos de cada entidad relevante del sector dendroenerg ético. Adicionalmente se recolectó información bibliográfica de documentos físicos y electrónicos. La información se organizó en cuatro tópicos: Leyes/políticas: se identificó la necesidad de la formulación y adición de leyes y/o políticas que promuevan y faciliten la inversión en proyectos de generación eléctrica renovable; Investigaciones/estudios/publicaciones: se observa buena cantidad de investigaciones y documentos educativos, sin embargo, están desactualizados y sin contenido ambiental completo; Organización, poca vinculación de las instancias gubernamentales del sector con los actores locales como las asociaciones, cooperativas y productores individuales; Producción/comercialización, limitada a actividades de plantación y producción de plántulas con fines energéticos. En conclusión, el sector dendroenergético en Nicaragua es poco atractivo a la inversión por los procedimientos administrativos, las normas jurídicas y la falta de mecanismos de incentivos y créditos. Las cooperativas y asociaciones no están bien vinculadas entre ellas, lo que no les permite incidir en políticas a favor del sector. Sin embargo, se detectan aspectos positivos, como La Estrategia de Leña y Carbón y la inserción en muchos hogares de las estufas mejoradas como mecanismo de ahorro dendroenergético.

Caracterización de sistemas de producción ganadera en las Comarcas de Copalar y San Pedro del Norte, Municipio de Bocanas de Paiwás, Zelaya Central

El presente trabajo se realizó con el objetivo de contribuir al desarrollo ganadero del micro región por medio de la caracterización de las actividades ganaderas de las Comarcas de Copalar y San Pedro del norte. El estudio se llevó a cabo en dos fases: Una fase preliminar de “diagnóstico, en la que se determinó, la disponibilidad y uso actual de los recursos en las fincas, tecnologías y características generales de los canales de comercialización y precios de los productos pecuarios generados por la actividad ganadera de las Comarcas. La segunda fase comprendió el procesamiento y computación de la información. La información relativa a los recursos pecuarios se procesó para cada uno de los eslabones de la cadena y en base a ello se estimaron los diferentes parámetros técnicos, productivos, reproductivos y elementos fuentes de ingresos y egresos determinándose así la rentabilidad de cada uno de los eslabones de la cadena. En los aspectos técnicos se determinó que la actividad de las fincas es la ganadería; ya que en promedio, el 92% de las áreas totales se destinan a esta actividad; existiendo solamente pastos naturales. Las cargas animales encontradas fluctuaron en un rango de 0.24 u.a/mz a 0.49 u.a/mz, siendo inferiores a las disponibilidades de pastos ; resultando las disponibilidades positivas. Las especies de pastos encontrados en mayor proporción en estas fincas son Asia (Panicum maximum) y Retana (Ischaemun indicum). En cuanto al manejo de potreros; encontramos que presentan un área promedio por potrero entre 27-29 mz. y realizan rotación de potreros cada 15-30 días. En relación al control de maleza se realizan chapeas más rondas dos veces al año y quemas cada dos, tres años.

Estudio descriptivo de hembras bovinas gestantes sacrificadas en el Matadero Central S.A. "MACESA", Juigalpa, Nicaragua

El presente estudio se realizó con el objetivo de Generar información útil para determinar el impacto económico del sacrificio de hembras gestantes en el Matadero Central S.A. MACESA en Juigalpa, Chontales. Se realizó un estudio observacional de tipo transversal que mide la prevalencia de la enfermedad, y por eso suelen denominarse estudios d e prevalencia. Se tomaron todas las hembras sacrificadas en el matadero desde enero a junio 2007. Obteniéndose los siguientes resultados; de un total de 45,325 animales sacrificados de ambos sexos, correspondió a hembras un 13,6 % y de estas la prevalencia de gestantes fue del 34.43%. Del total de vacas gestantes sacrificadas, el 49.4% se encontraba en el primer tercio de la gestación, 37.5% en el segundo tercio y 13.04% en el tercer tercio respectivamente. Las patologías encontradas fueron, quistes ováricos, infantilismo, cérvix desviada, endometritis , maceración fetal y prolapso vaginal, por orden de importancia. Se deja de percibir la cantidad de $5, 301,376 dólares americanos, por sacrificar hembras gestantes y disminución del hato nacional en 12,260 animales.

Thickness of the near-interface regions and central bulk ohmic resistivity in lead lanthanum zirconate titanate ferroelectric thin films

Thickness of the near-interface regions (NIR) and central bulk ohmic resistivity in lead lanthanum zirconate titanate ferroelectric thin films were investigated. A method to separate the low-resistive near-interface regions (NIRs) from the high-resistive central bulk region (CBR) in ferroelectric thin films was presented. Results showed that the thickness of the NIRs depended on the electrode materials in use and the CBR resistivity depended on the impurity doping levels.

Evaluación del comportamiento de cinco materiales de tomate (Lycopersicum esculentum Mill) ante el ataque del complejo mosca blanca -geminivirus- en la región central del pais

El objetivo de este trabajo fue evaluar cinco materiales de tomate (Lycopersicum esculentum Milll) ante infestaciones natura les del complejo mosca blanca- geminivirus en la región Central del país en el período comprendido de Diciembre 2002 – Abril 2003. En este experimento se evaluaron las líneas TY-4, TY-12, TY-13 y las variedades MTT-013 y MTT-019, el diseño utilizado fue el de Bloques Completo al Azar (BCA). Las variables evaluadas fueron: población de moscas blancas/pta, incidencia de la enfermedad, severidad de la enfermedad, número de racimos florales, número de flores, número de frutos por planta y rendimientos (kg/ha). A los datos obtenidos se les aplicó un Análisis de Varianza y una separación de medias según Tukey. Los resultados indicaron que la línea TY-4 y la TY-13 fueron las más tolerantes al complejo mosca blanca – geminivirus, siendo la variedad MTT-013 la más susceptible. En cuanto a la severidad, la mejor línea es la TY-4 seguida de la TY-13 y la TY-12, siendo la más severamente afectada la variedad MTT-013. En el caso de la población de mosca blanca, la variedad MTT-013 fue en la que se encontró el mayor número de adultos y en la que se encontraron el menor número de adultos de mosca blanca fue la línea TY-13. Para las variables racimos florales y flores la variedad que obtuvo el mayor promedio fue la variedad MTT-013 y el menor la línea TY-4. En el caso de los frutos, el material con menor promedio fue la variedad MTT-013 y los mayores promedios los alcanzaron las líneas TY-12 y TY-13, respectivamente. El mayor rendimiento lo alcanzó la línea TY-13 con un rendimiento equivalente de 19,000 kg/ha y el menor la variedad MTT-013 con un rendimiento equivalente de 7,000 kg/ha. En la etapa de laboratorio se comprobó efectivamente la presencia de geminivirus en todos los materiales evaluados.

Evaluacion de alternativas quimicas y botanicas para el manejo del acaro blanco (Poliphagotarsonemus latus, Bank) en chiltoma (Capsicum annum L.) Tisma, Masaya

El ácaro blanco ( Poliphagotarsonemus latus, Bank) se ha convertido en un severo proble ma fitosanitario y socioeconómico para los productores de chiltoma ( Capsicum annum L.) del municipio de Tisma, Masaya. Esta plaga ha provocado grandes e importantes pérdidas económicas al reducir los rendimientos hasta en un 90%, disminuyendo así la calid ad y aumentando los costos de producción de la chiltoma. Ante la problemática existente en el municipio de Tisma y con el objetivo de encontrar una solución, se realizó un estudio en el periodo comprendido entre el mes de Agosto del 2007 a Enero del 2008, donde se evaluaron cuatro alternativas químicas y una botánica para el manejo del acaro blanco. Las alternativas evaluadas fueron: Oberón, Caldo sulfacálcico, Nim, Azufre y Vertimec en comparación con el testigo (aplicación de agua). Las variables evaluada s en el estudio fueron: Identificación del acaro blanco y sus daños en las plantas de chiltoma, Acaro blanco ( Poliphagotarsonemus latus, Bank ) por planta, Incidencia y Severidad del daño de acaro blanco, rendimiento en (kg ha - 1 ), altura de la planta (cm). Para decidir el momento de las aplicaciones de los productos se realizaron monitoreos semanales con una lupa de 16x tomando como nivel crítico un acaro por hoja tierna. Los resultados obtenidos en el estudio indican que el tratamiento Oberón fue el que pr esentó las poblaciones más bajas del acaro blanco, además de ser el más efectivo en el manejo, ya que las plantas tratadas con este producto presentaron el porcentaje de severidad más bajo en comparación con los demás tratamientos en estudio. El análisis e conómico realizado en este estudio determinó que el tratamiento Oberón fue el que presentó el mayor rendimiento, menor costo variable y fue el que obtuvo el mayor beneficio neto en comparación con los demás tratamientos en estudio