Purification of post-translationally modified proteins from bacteria: homologous expression and purification of histidine-tagged pilin from Neisseria meningitidis

Until recently, glycosylation of proteins in prokaryotes was regarded as uncommon and thought to be limited to special cases such as S-layer proteins and some archeal outer membrane proteins. Now, there are an increasing number of reports of bacterial proteins that are glycosylated. Pilin of pathogenic Neisseria is one of the best characterised post-translation ally modified bacterial proteins, with four different types of modifications reported, including a novel glycosylation. Pilin monomers assemble to form pilus fibres, which are long protein filaments that protrude from the surface of bacterial cells and are key virulence factors. To aid in the investigation of these modifications, pure pilin is required. A number of pilin purification methods have been published, but none are appropriate for the routine purification of pilin from many different isolates. This study describes a novel, rapid, and simple method of pilin purification from Neisseria meningitidis C311#3, which facilitates the production of consistent quantities of pure, native pilin. A 6 x histidine tag was fused to the C-terminus of the pilin subunit structural gene, pilE, via homologous recombination placing the 6 x histidine-tagged allele in the chromosome of N. meningitidis C311#3. Pilin was purified under non-denaturing conditions via a two-step process using immobilised metal affinity chromatography (IMAC), followed by dye affinity chromatography. Analysis of the purified pilin confirmed that it retained both of the post-translational modifications examined. This novel approach may prove to be a generally applicable method for purification and analysis of post-translationally modified proteins in bacteria. (C) 2003 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

Gravitational waves : a 100-year tool applied to the dark energy problem

Recent observations from type Ia Supernovae and from cosmic microwave background (CMB) anisotropies have revealed that most of the matter of the Universe interacts in a repulsive manner, composing the so-called dark energy constituent of the Universe. Determining the properties of dark energy is one of the most important tasks of modern cosmology and this is the main motivation for this work. The analysis of cosmic gravitational waves (GW) represents, besides the CMB temperature and polarization anisotropies, an additional approach in the determination of parameters that may constrain the dark energy models and their consistence. In recent work, a generalized Chaplygin gas model was considered in a flat universe and the corresponding spectrum of gravitational waves was obtained. In the present work we have added a massless gas component to that model and the new spectrum has been compared to the previous one. The Chaplygin gas is also used to simulate a L-CDM model by means of a particular combination of parameters so that the Chaplygin gas and the L-CDM models can be easily distinguished in the theoretical scenarios here established. We find that the models are strongly degenerated in the range of frequencies studied. This degeneracy is in part expected since the models must converge to each other when some particular combinations of parameters are considered.

Comparação de desempenho entre a formulação direta do Método dos Elementos de Contorno com Funções Radiais e o Método dos Elementos Finitos em problemas de Poisson e Helmholtz

O presente trabalho objetiva avaliar o desempenho do MECID (Método dos Elementos de Contorno com Interpolação Direta) para resolver o termo integral referente à inércia na Equação de Helmholtz e, deste modo, permitir a modelagem do Problema de Autovalor assim como calcular as frequências naturais, comparando-o com os resultados obtidos pelo MEF (Método dos Elementos Finitos), gerado pela Formulação Clássica de Galerkin. Em primeira instância, serão abordados alguns problemas governados pela equação de Poisson, possibilitando iniciar a comparação de desempenho entre os métodos numéricos aqui abordados. Os problemas resolvidos se aplicam em diferentes e importantes áreas da engenharia, como na transmissão de calor, no eletromagnetismo e em problemas elásticos particulares. Em termos numéricos, sabe-se das dificuldades existentes na aproximação precisa de distribuições mais complexas de cargas, fontes ou sorvedouros no interior do domínio para qualquer técnica de contorno. No entanto, este trabalho mostra que, apesar de tais dificuldades, o desempenho do Método dos Elementos de Contorno é superior, tanto no cálculo da variável básica, quanto na sua derivada. Para tanto, são resolvidos problemas bidimensionais referentes a membranas elásticas, esforços em barras devido ao peso próprio e problemas de determinação de frequências naturais em problemas acústicos em domínios fechados, dentre outros apresentados, utilizando malhas com diferentes graus de refinamento, além de elementos lineares com funções de bases radiais para o MECID e funções base de interpolação polinomial de grau (um) para o MEF. São geradas curvas de desempenho através do cálculo do erro médio percentual para cada malha, demonstrando a convergência e a precisão de cada método. Os resultados também são comparados com as soluções analíticas, quando disponíveis, para cada exemplo resolvido neste trabalho.

Influência de polimorfismos nos genes FcγRIIa, CD209, VDR, TNF-α, IL-4, IL-6 e INF-γ na persistência de sintomas clínicos da dengue na fase de covalescença

Diferenças na susceptibilidade do hospedeiro à infecção, na gravidade e na permanência do quadro clínico da doença podem ser atribuídas, em parte, às variações da resposta imune. Estas variações são associadas a polimorfismos de nucleotídeo único (do inglês: single nucleotide polymorphisms - SNPs). Como estudo prévio, foi realizada a caracterização da população geral do Espírito Santo (ES) - Brasil e de uma subpopulação do estado, de origem Pomerana, quanto aos SNPs -131 H/R, -336 A/G, TaqI, -308 A/G, -590 C/T, -174 G/C e +874 A/T nos genes FcγRIIa, CD209, VDR, TNFα, IL-4, IL-6 e INF-γ, respectivamente. Cem indivíduos da Grande Vitória representaram a população geral do ES e 59 indivíduos de Santa Maria de Jetibá representaram a população de origem Pomerana. Como a fase aguda da dengue é bem caracterizada, este estudo objetivou ampliar o conhecimento da fase de convalescença. Noventa e seis indivíduos diagnosticados com dengue sintomática no final de 2012 e início de 2013, no ES, foram acompanhados por 60 dias a partir do início dos sintomas por meio do preenchimento de um questionário clínico e epidemiológico em quatro entrevistas. A persistência de 37 sintomas clínicos da dengue foi avaliada. Para analisar a influência da genética do sistema imunológico do hospedeiro na persistência de sintomas clínicos da dengue na fase de convalescença, foi determinada a associação entre os sete SNPs, para os quais a população do ES foi caracterizada, e a persistência de sintomas. O DNA genômico dos participantes do estudo foi extraído do sangue periférico e a genotipagem dos SNPs foi realizada por reação em cadeia da polimerase - polimorfismo de comprimento de fragmento de restrição (do inglês: polymerase chain reaction - restriction fragment length polymorphism - PCR-RFLP) As frequências genotípicas de todos os SNPs encontraram-se em equilíbrio de Hardy-Weinberg (do inglês: Hardy-Weinberg equilibrium - HWE), com exceção do SNP no gene IL-6. Não houve diferença estatisticamente significante nas frequências genotípicas dos SNPs nos genes FcγRIIa, CD209, VDR, TNF-α e IL-4 entre as duas populações. Diferença estatisticamente significante foi encontrada entre as duas populações nas distribuições genotípicas dos SNPs nos genes IL-6 (p = 0,03) e INF-γ (p = 0,007). Trinta e sessenta dias após o início dos sintomas, 38,5% e 11,5% dos indivíduos com dengue sintomática reportaram ter pelo menos um sintoma clínico da dengue, respectivamente. Dos sintomas analisados, os mais persistentes foram os relacionados à síndrome da fadiga como mialgia, artralgia, astenia e mal-estar, sendo a mialgia o mais frequente. A persistência de sintomas em 30 dias foi associada ao gênero feminino (p = 0,044) e a persistência de sintomas constitucionais foi associada à dengue secundária (p = 0,041). O SNP no gene FcγRIIa, foi associado à persistência de sintomas em 30 dias, no subgrupo de indivíduos com dengue secundária (p = 0,046), sendo a presença do alelo H associada à não persistência de sintomas (p = 0,014). A presença do alelo A do SNP no gene TNF-α foi associada à não persistência de sintomas no subgrupo de indivíduos com dengue secundária (p = 0,025), sendo o genótipo GG associado à persistência de sintomas neurológicos, psicológicos e comportamentais em 30 dias (p = 0,038). A presença do alelo C do SNP no gene IL-6 foi associado à persistência de sintomas dermatológicos em 30 dias (p = 0,005). O perfil genético desses SNPs pode favorecer o estabelecimento de marcadores imunogenéticos associados à fase convalescente da infecção pelo vírus da dengue (do inglês: dengue virus - DENV).

Caracterização molecular, formação de biofilme e susceptibilidade a antimicrobianos de isolados de E. coli de aderência difusa Afa/Dr e não Afa/Dr

A Escherichia coli de aderência difusa (DAEC), um patotipo diarreiogênico de E. coli, corresponde a um grupo heterogêneo sem marcador de virulência comum a todos os isolados e de papel controverso na diarreia infantil. O objetivo deste estudo foi caracterizar genotipica e fenotipicamente amostras de DAEC, portadoras e não portadoras de adesinas Afa/Dr, isoladas de crianças com e sem diarreia. Em 70 amostras de DAEC, PCR foi realizado para pesquisa de genes descritos em DAEC, EAEC ou UPEC, que codificam: (i) oito adesinas fimbriais e afimbriais (fimH, papC, sfa, aggA, aafA, agg3A, aidA/aah, afaC); (ii) cinco toxinas (pet, astA, set1A, sat, hlyA); (iii) três proteínas captadoras/receptora de ferro (irp2, iucA, chuA/shuA); (iv) invasina (daaD) e; antígeno 43 (agn43). Ensaio de formação de biofilme foi realizado a partir da bactéria cultivada em caldo Luria-Bertani e inoculada em placas de poliestireno com DMEM suplementado com 0,4% glicose. A leitura da densidade ótica (DO490) foi realizada após coloração com safranina. Soroaglutinação para 23 antígenos O (Probac do Brasil) foi realizada em 50% das DAEC. Método de difusão de disco foi realizado para testar a suscetibilidade a 13 antimicrobianos. A presença de pelo menos um gene que codifica adesinas, toxinas, proteínas captadoras/receptora de ferro, invasina ou antígeno 43 foram encontrados em 58,6%, 51,4%, 80%, 48,6% e 57,1%, respectivamente, com os genes fimH, irp2, agn43, iucA, chuA/shuA, presentes em mais de 50% das amostras. Gene afaC+ (PCR) e/ou sonda afaBC+ (hibridização de colônias) classificou 50% das DAEC como Afa/Dr, sendo pet, sat, irp2, iucA, chuA/shuA e agn43 significantes nessas amostras (p<0,05). Do total das DAEC, 44,3% foram formadoras de biofilme, igualmente distribuídas entre as Afa/Dr e não Afa/Dr, e nenhum gene foi associado com esse fenótipo. Sorologia de 35 amostras evidenciou os seguintes sorogrupos: 1 O29, 2 O125, 2 O127 e 7 O86. Todas as O86 foram de DAEC Afa/Dr. Maiores frequências de resistência antimicrobiana foram encontradas para ampicilina (55,7%), sulfametoxazol/trimetoprim (35,7%) e tetraciclina (28,6%) e o perfil resistente/intermediário para amoxicilina/ácido clavulânico, ampicilina, sulfametoxazol/trimetoprim foi significante nas DAEC Afa/Dr, assim como a multi-droga resistência (p<0,05). Em conclusão, observou-se: (i) alta frequência de fimH e pet e presença de agn43, até então não descrito em DAEC, em frequências similares àquelas encontradas em EAEC, UPEC e EAEC/UPEC, respectivamente; (ii) que as amostras de DAEC Afa/Dr e não Afa/Dr constituíram grupos com perfis genéticos diferenciados entre si; (iii) poucos sorogrupos foram encontrados entre as DAEC; (iv) frequências de resistência menores quando comparado com as poucas descrições em DAEC, sugerindo uma menor pressão seletiva da população do presente estudo e; (v) amostras de DAEC Afa/Dr podem representar um importante reservatório de genes de resistência a antimicrobianos, além de diversos fatores de virulência.

Piezoresistive sensors for force mapping of hip-prostheses

The success of artificial prosthetic replacements depends on the fixation of the artificial prosthetic component after being implanted in the thighbone. The materials for fixation are subject to mechanical stresses, which originate permanent deformations, incipient cracks and even fatigue fractures. This work shows the possibility of monitoring the mechanical stress over time in prosthesis. In this way, highly sensitive silicon thin-film piezoresistive sensors were developed attached to prosthesis and their results compared with commercial strain gauge sensors. Mechanical stress-strain experiments were performed in compressive mode, during 10,000 cycles. Experimental data was acquired at mechanical vibration frequencies of 0.5 Hz, 1 Hz and 5 Hz, and sent to a computer by means of a wireless link. The results show that there is a decrease in sensitivity of the thin-film silicon piezoresistive sensors when they are attached to the prosthesis, but this decrease does not compromise its monitoring performance. The sensitivity, compared to that of commercial strain gauges, is much larger due to their higher gauge factors (-23.5), when compared to the GFs of commercial sensors (2).

Chronic stress disrupts neural coherence between cortico-limbic structures

Chronic stress impairs cognitive function, namely on tasks that rely on the integrity of cortico-limbic networks. To unravel the functional impact of progressive stress in cortico-limbic networks we measured neural activity and spectral coherences between the ventral hippocampus (vHIP) and the medial prefrontal cortex (mPFC) in rats subjected to short term stress (STS) and chronic unpredictable stress (CUS). CUS exposure consistently disrupted the spectral coherence between both areas for a wide range of frequencies, whereas STS exposure failed to trigger such effect. The chronic stress-induced coherence decrease correlated inversely with the vHIP power spectrum, but not with the mPFC power spectrum, which supports the view that hippocampal dysfunction is the primary event after stress exposure. Importantly, we additionally show that the variations in vHIP-to-mPFC coherence and power spectrum in the vHIP correlated with stress-induced behavioral deficits in a spatial reference memory task. Altogether, these findings result in an innovative readout to measure, and follow, the functional events that underlie the stress-induced reference memory impairments.

SAR calculation using FDTD simulations

The main intend of this work, is to determinate the Specific Absorption Rate (SAR) on human head tissues exposed to radiation caused by sources of 900 and 1800MHz, since those are the typical frequencies for mobile communications systems nowadays. In order to determinate the SAR, has been used the FDTD (Finite Difference Time Domain), which is a numeric method in time domain, obtained from the Maxwell equations in differential mode. In order to do this, a computational model from the human head in two dimensions made with cells of the smallest possible size was implemented, respecting the limits from computational processing. It was possible to verify the very good efficiency of the FDTD method in the resolution of those types of problems.

Photo-induced instability of nanocrystalline silicon TFTs

We examine the instability behavior of nanocrystalline silicon (nc-Si) thin-film transistors (TFTs) in the presence of electrical and optical stress. The change in threshold voltage and sub-threshold slope is more significant under combined bias-and-light stress when compared to bias stress alone. The threshold voltage shift (Delta V-T) after 6 h of bias stress is about 7 times larger in the case with illumination than in the dark. Under bias stress alone, the primary instability mechanism is charge trapping at the semiconductor/insulator interface. In contrast, under combined bias-and-light stress, the prevailing mechanism appears to be the creation of defect states in the channel, and believed to take place in the amorphous phase, where the increase in the electron density induced by electrical bias enhances the non-radiative recombination of photo-excited electron-hole pairs. The results reported here are consistent with observations of photo-induced efficiency degradation in solar cells.

Stability Condition Based Sliding Mode Modulators for Multilevel Power Converters

Sliding mode controllers for power converters usually employ hysteresis comparators to directly generate the power semiconductors switching states. This paper presents a new sliding mode modulator based on the direct implementation of the sliding mode stability condition, which for multilevel power converters shows advantages, as branch equalized switching frequencies and less distortion on the ac currents when operating near the rated converter power. The new sliding mode multilevel modulator is used to control a three-phase multilevel converter, operated as a reactive power compensator (STATCOM), implementing the stability condition in a digital signal processing system. The performance of this new sliding mode modulator is compared with a multilevel modulator based on hysteresis comparators. Simulation and experimental results are presented in order to highlight the system operation and control robustness.

Effects of age and gender on peripheral lymphocyte micronucleus

Aging in humans appears to be associated with genetic instability. The cytokinesis-blocked micronucleus assay (CBMN) is a comprehensive method for measuring chromosome breakage, DNA misrepair, chromosome loss, non-disjunction, necrosis, apoptosis and cytostasis. Age and gender are the most important demographic variables affecting the micronucleus (MN) index and studies report frequencies in females being greater than those in males by a factor of 1.2 to 1.6 depending on the age group. It has been shown that a higher MN frequency directly corresponds to a decreased efficiency of DNA repair and increased genome instability.

XRCC3241 Polymorphism influence on genotoxicity biomarkers frequency in workers occupationaly exposed to formaldehyde

Formaldehyde (FA) is ubiquitous in the environment and is a chemical agent that possesses high reactivity. Occupational exposure to FA has been shown to induce nasopharyngeal cancer and has been classified as carcinogenic to humans (group 1) on the basis of sufficient evidence in humans and sufficient evidence in experimental animals. The exposure to this substance is epidemiologically linked to cancer and nuclear changes detected by the cytokinesis-block micronucleus test (CBMN). This method is extensively used in molecular epidemiology, since it determines several biomarkers of genotoxicity, such as micronucleus (biomarkers of chromosomes breakage or loss), nucleoplasmic bridges (biomarker of chromosome rearrangement, poor repair and / or telomeres fusion) and nuclear buds (biomarker of elimination of amplified DNA). The gene X-ray repair cross-complementing group 3 (XRCC3) is involved in homologous recombination repair of cross-links and chromosomal double-strand breaks and at least one polymorphism has been reported in codon 241, a substitution of a methionine for a threonine.

Interaction of formaldehyde and tobacco smoking in the frequency of micronucleus and the XRCC3 Thr241Met polymorphism

Formaldehyde is classified by IARC as carcinogenic to humans (nasopharyngeal cancer). Tobacco smoke has been epidemiologically associated to a higher risk of development of cancer, especially in the oral cavity, larynx and lungs, as these are places of direct contact with many carcinogenic tobacco’s compounds. XRCC3 is involved in homologous recombination repair of cross-links and chromosomal double-strand breaks (Thr241Met polymorphism). The aim of the study is to determine whether there is an in vivo association between genetic polymorphism of the gene XRCC3 and the frequency of genotoxicity biomarkers in subjects exposed or not to formaldehyde and with or without tobacco consumption.

Agrupamento multi-orador

Actualmente tem-se observado um aumento do volume de sinais de fala em diversas aplicações, que reforçam a necessidade de um processamento automático dos ficheiros. No campo do processamento automático destacam-se as aplicações de “diarização de orador”, que permitem catalogar os ficheiros de fala com a identidade de oradores e limites temporais de fala de cada um, através de um processo de segmentação e agrupamento. No contexto de agrupamento, este trabalho visa dar continuidade ao trabalho intitulado “Detecção do Orador”, com o desenvolvimento de um algoritmo de “agrupamento multi-orador” capaz de identificar e agrupar correctamente os oradores, sem conhecimento prévio do número ou da identidade dos oradores presentes no ficheiro de fala. O sistema utiliza os coeficientes “Mel Line Spectrum Frequencies” (MLSF) como característica acústica de fala, uma segmentação de fala baseada na energia e uma estrutura do tipo “Universal Background Model - Gaussian Mixture Model” (UBM-GMM) adaptado com o classificador “Support Vector Machine” (SVM). No trabalho foram analisadas três métricas de discriminação dos modelos SVM e a avaliação dos resultados foi feita através da taxa de erro “Speaker Error Rate” (SER), que quantifica percentualmente o número de segmentos “fala” mal classificados. O algoritmo implementado foi ajustado às características da língua portuguesa através de um corpus com 14 ficheiros de treino e 30 ficheiros de teste. Os ficheiros de treino dos modelos e classificação final, enquanto os ficheiros de foram utilizados para avaliar o desempenho do algoritmo. A interacção com o algoritmo foi dinamizada com a criação de uma interface gráfica que permite receber o ficheiro de teste, processá-lo, listar os resultados ou gerar um vídeo para o utilizador confrontar o sinal de fala com os resultados de classificação.

Guitar solo tracker

A motivação para este trabalho vem da necessidade que o autor tem em poder registar as notas tocadas na guitarra durante o processo de improviso. Quando o músico está a improvisar na guitarra, muitas vezes não se recorda das notas tocadas no momento, este trabalho trata o desenvolvimento de uma aplicação para guitarristas, que permita registar as notas tocadas na guitarra eléctrica ou clássica. O sinal é adquirido a partir da guitarra e processado com requisitos de tempo real na captura do sinal. As notas produzidas pela guitarra eléctrica, ligada ao computador, são representadas no formato de tablatura e/ou partitura. Para este efeito a aplicação capta o sinal proveniente da guitarra eléctrica a partir da placa de som do computador e utiliza algoritmos de detecção de frequência e algoritmos de estimação de duração de cada sinal para construir o registo das notas tocadas. A aplicação é desenvolvida numa perspectiva multi-plataforma, podendo ser executada em diferentes sistemas operativos Windows e Linux, usando ferramentas e bibliotecas de domínio público. Os resultados obtidos mostram a possibilidade de afinar a guitarra com valores de erro na ordem de 2 Hz em relação às frequências de afinação standard. A escrita da tablatura apresenta resultados satisfatórios, mas que podem ser melhorados. Para tal será necessário melhorar a implementação de técnicas de processamento do sinal bem como a comunicação entre processos para resolver os problemas encontrados nos testes efectuados.