Is a Genome a Codeword of an Error-Correcting Code?

Since a genome is a discrete sequence, the elements of which belong to a set of four letters, the question as to whether or not there is an error-correcting code underlying DNA sequences is unavoidable. The most common approach to answering this question is to propose a methodology to verify the existence of such a code. However, none of the methodologies proposed so far, although quite clever, has achieved that goal. In a recent work, we showed that DNA sequences can be identified as codewords in a class of cyclic error-correcting codes known as Hamming codes. In this paper, we show that a complete intron-exon gene, and even a plasmid genome, can be identified as a Hamming code codeword as well. Although this does not constitute a definitive proof that there is an error-correcting code underlying DNA sequences, it is the first evidence in this direction.

Asymptotic integral kernel for ensembles of random normal matrices with radial potentials

The method of steepest descent is used to study the integral kernel of a family of normal random matrix ensembles with eigenvalue distribution P-N (z(1), ... , z(N)) = Z(N)(-1)e(-N)Sigma(N)(i=1) V-alpha(z(i)) Pi(1 <= i<j <= N) vertical bar z(i) - z(j)vertical bar(2), where V-alpha(z) = vertical bar z vertical bar(alpha), z epsilon C and alpha epsilon inverted left perpendicular0, infinity inverted right perpendicular. Asymptotic formulas with error estimate on sectors are obtained. A corollary of these expansions is a scaling limit for the n-point function in terms of the integral kernel for the classical Segal-Bargmann space. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.3688293]

Safety illusion and error trap in a collectively-operated machine accident

Workplace accidents involving machines are relevant for their magnitude and their impacts on worker health. Despite consolidated critical statements, explanation centered on errors of operators remains predominant with industry professionals, hampering preventive measures and the improvement of production-system reliability. Several initiatives were adopted by enforcement agencies in partnership with universities to stimulate production and diffusion of analysis methodologies with a systemic approach. Starting from one accident case that occurred with a worker who operated a brake-clutch type mechanical press, the article explores cognitive aspects and the existence of traps in the operation of this machine. It deals with a large-sized press that, despite being endowed with a light curtain in areas of access to the pressing zone, did not meet legal requirements. The safety devices gave rise to an illusion of safety, permitting activation of the machine when a worker was still found within the operational zone. Preventive interventions must stimulate the tailoring of systems to the characteristics of workers, minimizing the creation of traps and encouraging safety policies and practices that replace judgments of behaviors that participate in accidents by analyses of reasons that lead workers to act in that manner.

Lyotropic mixture made of potassium laurate/1-undecanol/K2SO4/water presenting high birefringences and large biaxial nematic phase domain: a laser conoscopy study

The lyotropic liquid crystalline quaternary mixture made of potassium laurate (KL), potassium sulphate, 1-undecanol and water was investigated by experimental optical methods (optical microscopy and laser conoscopy). In a particular temperature and relative concentrations range, the three nematic phases (two uniaxial and one biaxial) were identified. The biaxial domain in the temperature/KL concentration surface is larger when compared to other lyotropic mixtures. Moreover, this new mixture gives nematic phases with higher birefringence than similar systems. The behavior of the symmetric tensor order parameter invariants sigma(3) and sigma(2) calculated from the measured optical birefringences supports that the uniaxial-to-biaxial transitions are of second order, described by a mean-field theory.

LHC discovery potential for supersymmetry with root s=7 TeV and 5-30 fb(-1)

We extend our earlier results delineating the supersymmetry reach of the CERN Large Hadron Collider operating at a center-of-mass energy root s = 7 TeV to integrated luminosities in the range 5-30 fb(-1). Our results are presented within the paradigm minimal supergravity model or constrained minimal supersymmetric standard model. Using a six-dimensional grid of cuts for the optimization of signal to background ratio-including missing E-T-we find for m((g) over tilde) similar to m((q) over tilde) an LHC 5 sigma supersymmetry discovery reach of m((g) over tilde) similar to 1:3, 1.4, 1.5, and 1.6 TeV for 5, 10, 20, and 30 fb(-1), respectively. For m((q) over tilde) >> m((g) over tilde), the corresponding reach is instead m((g) over tilde) similar to 0: 8, 0.9, 1.0, and 1.05 TeV, for the same integrated luminosities.

HEPATOTOXICITY ASSESSMENT OF THE AZO DYES DISPERSE ORANGE 1 (DO1), DISPERSE RED 1 (DR1,) AND DISPERSE RED 13 (DR13) IN HEPG2 CELLS

During the dyeing process in baths approximately 10 to 15% of the dyes used are lost and reach industrial effluents, thus polluting the environment. Studies showed that some classes of dyes, mainly azo dyes and their by-products, exert adverse effects on humans and local biota, since the wastewater treatment systems and water treatment plants were found to be ineffective in removing the color and reducing toxicity of some dyes. In the present study, the toxicity of the azo dyes disperse orange 1 (DO1), disperse red 1 (DR1), and disperse red 13 (DR13) was evaluated in HepG2 cells grown in monolayers or in three dimensional (3D) culture. Hepatotoxicity of the dyes was measured using 3-(4,5-dimethylthiazol-2yl)2,5-diphenyltetrazolium (MTT) and cell counting kit 8 (CCK-8) assays after 24, 48, and 72 h of incubation of cells with 3 different concentrations of the azo dyes. The dye DO1 only reduced the mitochondrial activity in HepG2 cells grown in a monolayer after 72 h incubation, while the dye DR1 showed this deleterious effect in both monolayer and 3D culture. In contrast, dye DR13 decreased the mitochondrial activity after 24, 48, and 72 h of exposure in both monolayer and 3D culture. With respect to dehydrogenase activity, only the dye DR13 diminished the activity of this enzyme after 72 h of exposure in both monolayer and 3D culture. Our results clearly demonstrated that exposure to the studied dyes induced cytotoxicity in HepG2 cells.

THE SLOAN DIGITAL SKY SURVEY CO-ADD: A GALAXY PHOTOMETRIC REDSHIFT CATALOG

We present and describe a catalog of galaxy photometric redshifts (photo-z) for the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) Co-add Data. We use the artificial neural network (ANN) technique to calculate the photo-z and the nearest neighbor error method to estimate photo-z errors for similar to 13 million objects classified as galaxies in the co-add with r < 24.5. The photo-z and photo-z error estimators are trained and validated on a sample of similar to 83,000 galaxies that have SDSS photometry and spectroscopic redshifts measured by the SDSS Data Release 7 (DR7), the Canadian Network for Observational Cosmology Field Galaxy Survey, the Deep Extragalactic Evolutionary Probe Data Release 3, the VIsible imaging Multi-Object Spectrograph-Very Large Telescope Deep Survey, and the WiggleZ Dark Energy Survey. For the best ANN methods we have tried, we find that 68% of the galaxies in the validation set have a photo-z error smaller than sigma(68) = 0.031. After presenting our results and quality tests, we provide a short guide for users accessing the public data.

A feature selection approach for identification of signature genes from SAGE data

Abstract Background One goal of gene expression profiling is to identify signature genes that robustly distinguish different types or grades of tumors. Several tumor classifiers based on expression profiling have been proposed using microarray technique. Due to important differences in the probabilistic models of microarray and SAGE technologies, it is important to develop suitable techniques to select specific genes from SAGE measurements. Results A new framework to select specific genes that distinguish different biological states based on the analysis of SAGE data is proposed. The new framework applies the bolstered error for the identification of strong genes that separate the biological states in a feature space defined by the gene expression of a training set. Credibility intervals defined from a probabilistic model of SAGE measurements are used to identify the genes that distinguish the different states with more reliability among all gene groups selected by the strong genes method. A score taking into account the credibility and the bolstered error values in order to rank the groups of considered genes is proposed. Results obtained using SAGE data from gliomas are presented, thus corroborating the introduced methodology. Conclusion The model representing counting data, such as SAGE, provides additional statistical information that allows a more robust analysis. The additional statistical information provided by the probabilistic model is incorporated in the methodology described in the paper. The introduced method is suitable to identify signature genes that lead to a good separation of the biological states using SAGE and may be adapted for other counting methods such as Massive Parallel Signature Sequencing (MPSS) or the recent Sequencing-By-Synthesis (SBS) technique. Some of such genes identified by the proposed method may be useful to generate classifiers.

Differential inflammasome expression and IL-1β secretion in monocyte-derived dendritic cells differentiated with IL-4 or IFN-α

NLRP3-inflammasome activation was evaluated in monocyte-derived dendritic cells (DC) obtained through IL-4 (IL4-DC) or IFN-α (IFN-DC) protocols and pulsed with chemically inactivated HIV-1. Inflammasome' genes expression and IL-1β secretion were compared in DC isolated from 15 healthy subjects (HC) and 10 HIV-1 infected individuals (HIV+). FINDINGS: Whether HIV was able to increased NLRP3-inflammasome genes expression and IL-1β secretion in IL4-DC from HC, the induction of inflammasome appeared significantly reduced in IFN-DC from HC, suggesting a different responsive state of IFN-DC compared to IL4-DC. No inflammasome activation was observed in IL4-DC as well as in IFN-DC derived from HIV + subjects, confirming previous findings on "unresponsive" state of DC derived from HIV + possibly due to chronic inflammatory state of these individuals. CONCLUSIONS: Our results showed that IFN-α differently modulates inflammasome expression during monocytes-DC in vitro differentiation. These findings could be of interest considering the on-going research about DC manipulation and therapeutic strategies for HIV + involving DC-based immune-vaccines.

Suche nach Endzuständen mit zwei Leptonen und fehlender transversaler Energie in pp-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von 1.96 TeV

In der vorliegenden Arbeit wurden Daten aus Proton-Antiproton-Kollisionen analysiert, die im Zeitraum von April 2002 bis März 2004 mit dem DO-Detektor bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt(s) = 1.96 TeV am Tevatron-Beschleuniger am Fermi National Accelerator Laboratory aufgezeichnet wurden. Je nach Analyse entsprechen die verwendeten Datensätze integrierten Luminositäten von 158-252 pb^-1. Die Ereignisse wurden auf die Existenz von Higgs-Bosonen und Charginos und Neutralinos untersucht. Außerdem wurde eine Messung des Wirkungsquerschnittes der Paarproduktion von W-Bosonen durchgeführt. Für die Suchen nach Higgs-Bosonen wurden leptonische Endzustände mit zwei Elektronen bzw. einem Elektron und einem Myon untersucht, wie sie bei Zerfällen von Higgs-Bosonen über zwei W-Bosonen erwartet werden. Wegen des momentan zur Verfügung stehenden geringen Datensatzes ist nur möglich, die Daten auf die Existenz von Higgs-Bosonen zu untersuchen, wie sie innerhalb alternativer Modelle vorhergesagt werden. Aufgrund größerer Produktionswirkungsquerschnitte werden die Higgs-Bosonen mit erhöhter Rate erzeugt und werden somit schon bei niedrigen integrierten Luminositäten zugänglich. Bei der durchgeführten Analyse wurde eine gute Übereinstimmung der beobachteten Ereignisse mit der Erwartung aus Prozessen des Standardmodells gefunden. Da keine Evidenz für die Existenz von Higgs-Bosonen beobachtet wurde, wurden die Ergebnisse verwendet, um mit einem Vertrauensniveau von 95% eine obere Grenze auf den Produktionswirkungsquerschnitt multipliziert mit dem Verzweigungsverhältnis anzugeben. Durch eine Kombination der ee-, emu- und mumu-Endzustände erhält man eine obere Grenze zwischen 5.7 und 40.3 pb im Higgs-Massenbereich von 100-200 GeV. Die Ergebnisse zeigen, daß auch der hier verwendete Datensatz noch zu klein ist, um auch Higgs-Bosonen im Rahmen der alternativen Modelle zu entdecken bzw. auszuschließen. Um die assoziierte Produktion von Charginos und Neutralinos nachzuweisen, wurden ebenfalls Endzustände mit einem Elektron und einem Myon untersucht. Zur Verbesserung der Sensitivität wurde eine Kombination mit Analysen in ee- und mumu-Endzuständen durchgeführt. Da auch hier eine gute Konsistenz mit der Erwartung der Untergrundprozesse innerhalb des Standardmodells gefunden wurde, wurden ebenso obere Grenzen auf den Produktionswirkungsquerschnitt multipliziert mit dem Verzweigungsverhältnis gesetzt. Die Ergebnisse werden im Rahmen des mSUGRA-Modells interpretiert. Es ergeben sich obere Grenzen zwischen 0.46 und 0.63 pb für Charginomassen im Bereich von 97 GeV bis 114 GeV. Dies stellt eine deutliche Verbesserung der bei früheren Messungen bei DO erhaltenen Ausschlußgrenzen dar. Allerdings ist es wiederum aufgrund des geringen Datensatzes nicht möglich, Punkte im mSUGRA-Parameterraum oberhalb der bei LEP gefundenen Grenzen auszuschließen. Die Ergebnisse können auch verwendet werden, um allgemeinere SUSY-Modelle einzuschränken, die ebenfalls entsprechende Beziehungen zwischen den Chargino- und Neutralino-Massen erfüllen. Den Hauptuntergrund bei diesen Suchen stellt die Paarproduktion von W-Bosonen dar. Es wurde zum ersten Mal im Rahmen des DO-Experimentes eine Messung des Wirkungsquerschnittes der W-Paarproduktion mit einer Signifikanz von mehr als 3 sigma durchgeführt. Es wird eine gute Übereinstimmung mit der Next-to-leading-order-Vorhersage der Theorie gefunden. Kombiniert man die ee-, emu- und mumu-Endzustände, ergibt sich ein Wirkungsquerschnitt von sigma(WW) = 13.35+4.65-3.99(stat) +0.77-1.05(syst) +-0.87(Lum) pb.

Suche nach einem leichten Higgs-Boson im Kanal WH ev e bb in pp-Kollisionen bei s=1.96 TeV am DO-Detektor des Tevatron

Eine wichtige Komponente des Standardmodells der Teilchenphysik bildet der Higgs-Mechanismus, der benötigt wird um den vom Standardmodell beschriebenen Teilchen Masse zu verleihen. Dieser Mechanismus beinhaltet jedoch ein weiteres schweres Elementarteilchen das bislang noch nich beobachtet werden konnte. Die Suche nach diesem Teilchen ist eines Hauptziele der derzeitigen Forschung an Teilchenbeschleunigern. Diese Arbeit untersucht die vom D0-Detektor am Tevatron des Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL) aufgezeichneten Daten von ppbar-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt{s}=1.96 TeV, um im Kanal WH -> enu bb nach einem leichten Higgs-Boson zu suchen. Darüber hinaus wird der Produktionswirkungsquerschnitt der Wbb-Produktion ermittelt. Für die Analyse stand eine integrierte Luminosität von L=255pb^{-1} zur Verfügung. Zur Selektion dieser Prozesse, werden Ereignisse ausgewählt, die Elektronen und fehlenden Transversalimpuls enthalten, sowie mindestens zwei Jets, die sich als b-Jets identifizieren lassen. Um eine effiziente Selektion zu erhalten, wurden Schnitte auf verschiedene Kenngrößen entwickelt, getestet und optimiert. Aus den selektierten Ereignissen wird der Wbb-Wirkungsquerschnitt ermittelt, der für Ereignisse angegeben wird, in denen die b-Quarks p_T>8 GeV und |eta|<3 erfüllen. Der unter Berücksichtigung des Verzweigungsverhältnisses BR(W->enu)=0.108 errechnete Wert ist sigma(Wbb)=21.8 pb (+15.5; -20.0 pb(sys+stat)). Wegen der geringen Signifikanz der Messung von etwa 1.2sigma wurden die Ereigniszahlen auch zur Berechnung einer oberen Grenze auf den Wirkungsquerschnitt verwendet, die sich bei einem Konfidenzniveau von 95% zu sigma^95(Wbb)=60.9pb ergibt. Ebenso wurden Grenzen auf den WH-Produktionswirkungsquerschnitt ermittelt. Dafür wurde die statistische Methode von Feldman und Cousins angewandt, nachdem sie nach den Vorschlägen von Conrad et al. erweitert worden war, um systematische Unsicherheiten zu berücksichtigen. Für ein Standardmodell Higgs-Boson der Masse 115 GeV kann eine obere Grenze auf den Produktionswirkungsquerschnitt von sigma^{95} (WH)=12.2pb angegeben werden. Für höhere Massen bis 135 GeV werden ähnliche Grenzen ermittelt.

A Phase Space Box-counting based Method for Arrhythmia Prediction from Electrocardiogram Time Series

Arrhythmia is one kind of cardiovascular diseases that give rise to the number of deaths and potentially yields immedicable danger. Arrhythmia is a life threatening condition originating from disorganized propagation of electrical signals in heart resulting in desynchronization among different chambers of the heart. Fundamentally, the synchronization process means that the phase relationship of electrical activities between the chambers remains coherent, maintaining a constant phase difference over time. If desynchronization occurs due to arrhythmia, the coherent phase relationship breaks down resulting in chaotic rhythm affecting the regular pumping mechanism of heart. This phenomenon was explored by using the phase space reconstruction technique which is a standard analysis technique of time series data generated from nonlinear dynamical system. In this project a novel index is presented for predicting the onset of ventricular arrhythmias. Analysis of continuously captured long-term ECG data recordings was conducted up to the onset of arrhythmia by the phase space reconstruction method, obtaining 2-dimensional images, analysed by the box counting method. The method was tested using the ECG data set of three different kinds including normal (NR), Ventricular Tachycardia (VT), Ventricular Fibrillation (VF), extracted from the Physionet ECG database. Statistical measures like mean (μ), standard deviation (σ) and coefficient of variation (σ/μ) for the box-counting in phase space diagrams are derived for a sliding window of 10 beats of ECG signal. From the results of these statistical analyses, a threshold was derived as an upper bound of Coefficient of Variation (CV) for box-counting of ECG phase portraits which is capable of reliably predicting the impeding arrhythmia long before its actual occurrence. As future work of research, it was planned to validate this prediction tool over a wider population of patients affected by different kind of arrhythmia, like atrial fibrillation, bundle and brunch block, and set different thresholds for them, in order to confirm its clinical applicability.