911 resultados para Branch and bound method
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Anionic lipids play a variety of key roles in biomembrane function, including providing the immediate environment for the integral membrane proteins that catalyze photosynthetic and respiratory energy transduction. Little is known about the molecular basis of these lipid–protein interactions. In this study, x-ray crystallography has been used to examine the structural details of an interaction between cardiolipin and the photoreaction center, a key light-driven electron transfer protein complex found in the cytoplasmic membrane of photosynthetic bacteria. X-ray diffraction data collected over the resolution range 30.0–2.1 Å show that binding of the lipid to the protein involves a combination of ionic interactions between the protein and the lipid headgroup and van der Waals interactions between the lipid tails and the electroneutral intramembrane surface of the protein. In the headgroup region, ionic interactions involve polar groups of a number of residues, the protein backbone, and bound water molecules. The lipid tails sit along largely hydrophobic grooves in the irregular surface of the protein. In addition to providing new information on the immediate lipid environment of a key integral membrane protein, this study provides the first, to our knowledge, high-resolution x-ray crystal structure for cardiolipin. The possible significance of this interaction between an integral membrane protein and cardiolipin is considered.
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Hormonal activation of Gs, the stimulatory regulator of adenylyl cyclase, promotes dissociation of αs from Gβγ, accelerates removal of covalently attached palmitate from the Gα subunit, and triggers release of a fraction of αs from the plasma membrane into the cytosol. To elucidate relations among these three events, we assessed biochemical effects in vitro of attached palmitate on recombinant αs prepared from Sf9 cells. In comparison to the unpalmitoylated protein (obtained from cytosol of Sf9 cells, treated with a palmitoyl esterase, or expressed as a mutant protein lacking the site for palmitoylation), palmitoylated αs (from Sf9 membranes, 50% palmitoylated) was more hydrophobic, as indicated by partitioning into TX-114, and bound βγ with 5-fold higher affinity. βγ protected GDP-bound αs, but not αs· GTP[γS], from depalmitoylation by a recombinant esterase. We conclude that βγ binding and palmitoylation reciprocally potentiate each other in promoting membrane attachment of αs and that dissociation of αs·GTP from βγ is likely to mediate receptor-induced αs depalmitoylation and translocation of the protein to cytosol in intact cells.
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Spodoptera species, representing widespread polyphagous insect pests, are resistant to Bacillus thuringiensis δ-endotoxins used thus far as insecticides in transgenic plants. Here we describe the chemical synthesis of a cryIC gene by a novel template directed ligation–PCR method. This simple and economical method to construct large synthetic genes can be used when routine resynthesis of genes is required. Chemically phosphorylated adjacent oligonucleotides of the gene to be synthesized are assembled and ligated on a single-stranded, partially homologous template derived from a wild-type gene (cryIC in our case) by a thermostable Pfu DNA ligase using repeated cycles of melting, annealing, and ligation. The resulting synthetic DNA strands are selectively amplified by PCR with short specific flanking primers that are complementary only to the new synthetic DNA. Optimized expression of the synthetic cryIC gene in alfalfa and tobacco results in the production of 0.01–0.2% of total soluble proteins as CryIC toxin and provides protection against the Egyptian cotton leafworm (Spodoptera littoralis) and the beet armyworm (Spodoptera exigua). To facilitate selection and breeding of Spodoptera-resistant plants, the cryIC gene was linked to a pat gene, conferring resistance to the herbicide BASTA.
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Complexes between the quorum-sensing regulator TraR and its inducing ligand autoinducer (AAI) are soluble in Escherichia coli, whereas apo-TraR is almost completely insoluble. Here we show that the lack of soluble TraR is due in large part to rapid proteolysis, inasmuch as apo-TraR accumulated to high levels in an E. coli strain deficient in Clp and Lon proteases. In pulse labeling experiments, AAI protected TraR against proteolysis only when it was added before the radiolabel. This observation indicates that TraR proteins can productively bind AAI only during their own synthesis on polysomes, whereas fully synthesized apo-TraR proteins are not functional AAI receptors. Purified apo-TraR was rapidly degraded by trypsin to oligopeptides, whereas TraR–AAI complexes were more resistant to trypsin and were cleaved at discrete interdomain linkers, indicating that TraR requires AAI to attain its mature tertiary structure. TraR–AAI complexes eluted from a gel filtration column as dimers and bound DNA as dimers. In contrast, apo-TraR was monomeric, and incubation with AAI under a variety of conditions did not cause dimerization. We conclude that AAI is critical for the folding of nascent TraR protein into its mature tertiary structure and that full-length apo-TraR cannot productively bind AAI and is consequently targeted for rapid proteolysis.
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This report documents the error rate in a commercially distributed subset of the IMAGE Consortium mouse cDNA clone collection. After isolation of plasmid DNA from 1189 bacterial stock cultures, only 62.2% were uncontaminated and contained cDNA inserts that had significant sequence identity to published data for the ordered clones. An agarose gel electrophoresis pre-screening strategy identified 361 stock cultures that appeared to contain two or more plasmid species. Isolation of individual colonies from these stocks demonstrated that 7.1% of the original 1189 stocks contained both a correct and an incorrect plasmid. 5.9% of the original 1189 stocks contained multiple, distinct, incorrect plasmids, indicating the likelihood of multiple contaminating events. While only 739 of the stocks purchased contained the desired cDNA clone, agarose gel pre-screening, colony isolation and similarity searching of dbEST allowed for the identification of an additional 420 clones that would have otherwise been discarded. Considering the high error rate in this subset of the IMAGE cDNA clone set, the use of sequence verified clones for cDNA microarray construction is warranted. When this is not possible, pre-screening non-sequence verified clones with agarose gel electrophoresis provides an inexpensive and efficient method to eliminate contaminated clones from the probe set.
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Recent evidence suggests that the Myc and Mad1 proteins are implicated in the regulation of the gene encoding the human telomerase reverse transcriptase (hTERT), the catalytic subunit of telomerase. We have analyzed the in vivo interaction between endogenous c-Myc and Mad1 proteins and the hTERT promoter in HL60 cells with the use of the chromatin immunoprecipitation assay. The E-boxes at the hTERT proximal promoter were occupied in vivo by c-Myc in exponentially proliferating HL60 cells but not in cells induced to differentiate by DMSO. In contrast, Mad1 protein was induced and bound to the hTERT promoter in differentiated HL60 cells. Concomitantly, the acetylation of the histones at the promoter was significantly reduced. These data suggest that the reciprocal E-box occupancy by c-Myc and Mad1 is responsible for activation and repression of the hTERT gene in proliferating and differentiated HL60 cells, respectively. Furthermore, the histone deacetylase inhibitor trichostatin A inhibited deacetylation of histones at the hTERT promoter and attenuated the repression of hTERT transcription during HL60 cell differentiation. In addition, trichostatin A treatment activated hTERT transcription in resting human lymphocytes and fibroblasts. Taken together, these results indicate that acetylation/deacetylation of histones is operative in the regulation of hTERT expression.
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Transthyretin (TTR) tetramer dissociation and misfolding facilitate assembly into amyloid fibrils that putatively cause senile systemic amyloidosis and familial amyloid polyneuropathy. We have previously discovered more than 50 small molecules that bind to and stabilize tetrameric TTR, inhibiting amyloid fibril formation in vitro. A method is presented here to evaluate the binding selectivity of these inhibitors to TTR in human plasma, a complex biological fluid composed of more than 60 proteins and numerous small molecules. Our immunoprecipitation approach isolates TTR and bound small molecules from a biological fluid such as plasma, and quantifies the amount of small molecules bound to the protein by HPLC analysis. This approach demonstrates that only a small subset of the inhibitors that saturate the TTR binding sites in vitro do so in plasma. These selective inhibitors can now be tested in animal models of TTR amyloid disease to probe the validity of the amyloid hypothesis. This method could be easily extended to evaluate small molecule binding selectivity to any protein in a given biological fluid without the necessity of determining or guessing which other protein components may be competitors. This is a central issue to understanding the distribution, metabolism, activity, and toxicity of potential drugs.
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We review two new methods to determine the age of globular clusters (GCs). These two methods are more accurate than the classical isochrone fitting technique. The first method is based on the morphology of the horizontal branch and is independent of the distance modulus of the globular cluster. The second method uses a careful binning of the stellar luminosity function and determines simultaneously the distance and age of the GC. We find that the oldest galactic GCs have an age of 13.5 ± 2 gigayears (Gyr). The absolute minimum age for the oldest GCs is 10.5 Gyr (with 99% confidence) and the maximum 16.0 Gyr (with 99% confidence). Therefore, an Einstein–De Sitter Universe (Ω = 1) is not totally ruled out if the Hubble constant is about 65 ± 10 Km s−1 Mpc−1.
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Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.
Resumo:
Toxoplasma gondii is a coccidian parasite with a global distribution. The definitive host is the cat (and other felids). All warm-blooded animals can act as intermediate hosts, including humans. Sexual reproduction (gametogony) takes place in the final host and oocysts are released in the environment, where they then sporulate to become infective. In intermediate hosts the cycle is extra-intestinal and results in the formation of tachyzoites and bradyzoites. Tachyzoites represent the invasive and proliferative stage and on entering a cell it multiplies asexually by endodyogeny. Bradyzoites within tissue cysts are the latent form. T. gondii is a food-borne parasite causing toxoplasmosis, which can occur in both animals and humans. Infection in humans is asymptomatic in more than 80% of cases in Europe and North-America. In the remaining cases patients present fever, cervical lymphadenopathy and other non-specific clinical signs. Nevertheless, toxoplasmosis is life threatening if it occurs in immunocompromised subjects. The main organs involved are brain (toxoplasmic encephalitis), heart (myocarditis), lungs (pulmonary toxoplasmosis), eyes, pancreas and parasite can be isolated from these tissues. Another aspect is congenital toxoplasmosis that may occur in pregnant women and the severity of the consequences depends on the stage of pregnancy when maternal infection occurs. Acute toxoplasmosis in developing foetuses may result in blindness, deformation, mental retardation or even death. The European Food Safety Authority (EFSA), in recent reports on zoonoses, highlighted that an increasing numbers of animals resulted infected with T. gondii in EU (reported by the European Member States for pigs, sheep, goats, hunted wild boar and hunted deer, in 2011 and 2012). In addition, high prevalence values have been detected in cats, cattle and dogs, as well as several other animal species, indicating the wide distribution of the parasite among different animal and wildlife species. The main route of transmission is consumption of food and water contaminated with sporulated oocysts. However, infection through the ingestion of meat contaminated with tissue cysts is frequent. Finally, although less frequent, other food products contaminated with tachyzoites such as milk, may also pose a risk. The importance of this parasite as a risk for human health was recently highlighted by EFSA’s opinion on modernization of meat inspection, where Toxoplasma gondii was identified as a relevant hazard to be addressed in revised meat inspection systems for pigs, sheep, goats, farmed wild boar and farmed deer (Call for proposals -GP/EFSA/BIOHAZ/2013/01). The risk of infection is more highly associated to animals reared outside, also in free-range or organic farms, where biohazard measure are less strict than in large scale, industrial farms. Here, animals are kept under strict biosecurity measures, including barriers, which inhibit access by cats, thus making soil contamination by oocysts nearly impossible. A growing demand by the consumer for organic products, coming from free-range livestock, in respect of animal-welfare, and the desire for the best quality of derived products, have all led to an increase in the farming of free-range animals. The risk of Toxoplasma gondii infection increases when animals have access to environment and the absence of data in Italy, together with need for in depth study of both the prevalence and genotypes of Toxoplasma gondii present in our country were the main reasons for the development of this thesis project. A total of 152 animals have been analyzed, including 21 free-range pigs (Suino Nero race), 24 transhumant Cornigliese sheep, 77 free-range chickens and 21 wild animals. Serology (on meat juice) and identification of T. gondii DNA through PCR was performed on all samples, except for wild animals (no serology). An in-vitro test was also applied with the aim to find an alternative and valid method to bioassay, actually the gold standard. Meat samples were digested and seeded onto Vero cells, checked every day and a RT-PCR protocol was used to determine an eventual increase in the amount of DNA, demonstrating the viability of the parasite. Several samples were alos genetically characterized using a PCR-RFLP protocol to define the major genotypes diffused in the geographical area studied. Within the context of a project promoted by Istituto Zooprofilattico of Pavia and Brescia (Italy), experimentally infected pigs were also analyzed. One of the aims was to verify if the production process of cured “Prosciutto di Parma” is able to kill the parasite. Our contribution included the digestion and seeding of homogenates on Vero cells and applying the Elisa test on meat juice. This thesis project has highlighted widespread diffusion of T. gondii in the geographical area taken into account. Pigs, sheep, chickens and wild animals showed high prevalence of infection. The data obtained with serology were 95.2%, 70.8%, 36.4%, respectively, indicating the spread of the parasite among numerous animal species. For wild animals, the average value of parasite infection determined through PCR was 44.8%. Meat juice serology appears to be a very useful, rapid and sensitive method for screening carcasses at slaughterhouse and for marketing “Toxo-free” meat. The results obtained on fresh pork meat (derived from experimentally infected pigs) before (on serum) and after (on meat juice) slaughter showed a good concordance. The free-range farming put in evidence a marked risk for meat-producing animals and as a consequence also for the consumer. Genotyping revealed the diffusion of Type-II and in a lower percentage of Type-III. In pigs is predominant the Type-II profile, while in wildlife is more diffused a Type-III and mixed profiles (mainly Type-II/III). The mixed genotypes (Type-II/III) could be explained by the presence of mixed infections. Free-range farming and the contact with wildlife could facilitate the spread of the parasite and the generation of new and atypical strains, with unknown consequences on human health. The curing process employed in this study appears to produce hams that do not pose a serious concern to human health and therefore could be marketed and consumed without significant health risk. Little is known about the diffusion and genotypes of T. gondii in wild animals; further studies on the way in which new and mixed genotypes may be introduced into the domestic cycle should be very interesting, also with the use of NGS techniques, more rapid and sensitive than PCR-RFLP. Furthermore wildlife can become a valuable indicator of environmental contamination with T. gondii oocysts. Other future perspectives regarding pigs include the expansion of the number of free-range animals and farms and for Cornigliese sheep the evaluation of other food products as raw milk and cheeses. It should be interesting to proceed with the validation of an ELISA test for infection in chickens, using both serum and meat juice on a larger number of animals and the same should be done also for wildlife (at the moment no ELISA tests are available and MAT is the reference method for them). Results related to Parma ham do not suggest a concerning risk for consumers. However, further studies are needed to complete the risk assessment and the analysis of other products cured using technological processes other than those investigated in the present study. For example, it could be interesting to analyze products such as salami, produced with pig meat all over the Italian country, with very different recipes, also in domestic and rural contexts, characterized by a very short period of curing (1 to 6 months). Toxoplasma gondii is one of the most diffuse food-borne parasites globally. Public health safety, improved animal production and protection of endangered livestock species are all important goals of research into reliable diagnostic tools for this infection. Future studies into the epidemiology, parasite survival and genotypes of T. gondii in meat producing animals should continue to be a research priority.
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The increasing economic competition drives the industry to implement tools that improve their processes efficiencies. The process automation is one of these tools, and the Real Time Optimization (RTO) is an automation methodology that considers economic aspects to update the process control in accordance with market prices and disturbances. Basically, RTO uses a steady-state phenomenological model to predict the process behavior, and then, optimizes an economic objective function subject to this model. Although largely implemented in industry, there is not a general agreement about the benefits of implementing RTO due to some limitations discussed in the present work: structural plant/model mismatch, identifiability issues and low frequency of set points update. Some alternative RTO approaches have been proposed in literature to handle the problem of structural plant/model mismatch. However, there is not a sensible comparison evaluating the scope and limitations of these RTO approaches under different aspects. For this reason, the classical two-step method is compared to more recently derivative-based methods (Modifier Adaptation, Integrated System Optimization and Parameter estimation, and Sufficient Conditions of Feasibility and Optimality) using a Monte Carlo methodology. The results of this comparison show that the classical RTO method is consistent, providing a model flexible enough to represent the process topology, a parameter estimation method appropriate to handle measurement noise characteristics and a method to improve the sample information quality. At each iteration, the RTO methodology updates some key parameter of the model, where it is possible to observe identifiability issues caused by lack of measurements and measurement noise, resulting in bad prediction ability. Therefore, four different parameter estimation approaches (Rotational Discrimination, Automatic Selection and Parameter estimation, Reparametrization via Differential Geometry and classical nonlinear Least Square) are evaluated with respect to their prediction accuracy, robustness and speed. The results show that the Rotational Discrimination method is the most suitable to be implemented in a RTO framework, since it requires less a priori information, it is simple to be implemented and avoid the overfitting caused by the Least Square method. The third RTO drawback discussed in the present thesis is the low frequency of set points update, this problem increases the period in which the process operates at suboptimum conditions. An alternative to handle this problem is proposed in this thesis, by integrating the classic RTO and Self-Optimizing control (SOC) using a new Model Predictive Control strategy. The new approach demonstrates that it is possible to reduce the problem of low frequency of set points updates, improving the economic performance. Finally, the practical aspects of the RTO implementation are carried out in an industrial case study, a Vapor Recompression Distillation (VRD) process located in Paulínea refinery from Petrobras. The conclusions of this study suggest that the model parameters are successfully estimated by the Rotational Discrimination method; the RTO is able to improve the process profit in about 3%, equivalent to 2 million dollars per year; and the integration of SOC and RTO may be an interesting control alternative for the VRD process.
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The use of 3D data in mobile robotics provides valuable information about the robot’s environment. Traditionally, stereo cameras have been used as a low-cost 3D sensor. However, the lack of precision and texture for some surfaces suggests that the use of other 3D sensors could be more suitable. In this work, we examine the use of two sensors: an infrared SR4000 and a Kinect camera. We use a combination of 3D data obtained by these cameras, along with features obtained from 2D images acquired from these cameras, using a Growing Neural Gas (GNG) network applied to the 3D data. The goal is to obtain a robust egomotion technique. The GNG network is used to reduce the camera error. To calculate the egomotion, we test two methods for 3D registration. One is based on an iterative closest points algorithm, and the other employs random sample consensus. Finally, a simultaneous localization and mapping method is applied to the complete sequence to reduce the global error. The error from each sensor and the mapping results from the proposed method are examined.
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Concepts: %WL: Percentage of weight loss; %FL: Percentage of fat loss. Objective: evaluate which unit of measurement for weight loss could determine the success or failure of dietary treatment for overweight and obesity. Method: 4,625 consultations carried out on 616 patients in the southeast of Spain from 2006 to 2012. All of the patients were over 25 years of age and suffered from overweight or obesity. The consultations were carried out every fortnight, using the Mediterranean or low-calorie diet. The patients were divided into four groups according to their %WL and %FL. Results: most of the sample consisted of: women; participants between 25-45 years of age; attended consultations for over a month and a half; obese. 80% of the patients obtained a %FL ≥ 5% (15.5 ± 12.8). The groups with a higher %FL obtained significant differences in weight loss (22.6 vs 11.2%, p = 0.000). The multinomial analysis shows significant differences between the groups with the highest %FL and the lowest %WL and %FL: sex (p = 0.006 vs p = 0.005), BMI (p = 0.010 vs p = 0.003) and attendance (p = 0.000 vs p = 0.000). Conclusion: the patients who lost < 5% of fat had higher initial parameters (percentage of weight and fat); most of the sample lost ≥ 5% of fat. This means that the method of personalised dietary treatment results in a high fat loss; fat is an indicator of the quality loss obtained. Recommendations: use the measurement of fat as a complementary unit of measurement to weight loss; establish a limit of 5% to evaluate such loss; and increase this type of research in any method of weight loss.
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This paper shows the analysis results obtained from more than 200 finite element method (FEM) models used to calculate the settlement of a foundation resting on two soils of differing deformability. The analysis considers such different parameters as the foundation geometry, the percentage of each soil in contact with the foundation base and the ratio of the soils’ elastic moduli. From the described analysis, it is concluded that the maximum settlement of the foundation, calculated by assuming that the foundation is completely resting on the most deformable soil, can be correlated with the settlement calculated by FEM models through a correction coefficient named “settlement reduction factor” (α). As a consequence, a novel expression is proposed for calculating the real settlement of a foundation resting on two soils of different deformability with maximum errors lower than 1.57%, as demonstrated by the statistical analysis carried out. A guide for the application of the proposed simple method is also explained in the paper. Finally, the proposed methodology has been validated using settlement data from an instrumented foundation, indicating that this is a simple, reliable and quick method which allows the computation of the maximum elastic settlement of a raft foundation, evaluates its suitability and optimises its selection process.
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Purpose: Bullying is a specific pattern of repeated victimization explored with great frequency in school-based literature, but receiving little attention within sport. The current study explored the prevalence of bullying in sport, and examined whether bullying experiences were associated with perceptions about relationships with peers and coaches. Method: Adolescent sport team members (n = 359, 64% female) with an average age of 14.47 years (SD = 1.34) completed a pen-and-paper or online questionnaire assessing how frequently they perpetrated or were victimized by bullying during school and sport generally, as well as recent experiences with 16 bullying behaviors on their sport team. Participants also reported on relationships with their coach and teammates. Results: Bullying was less prevalent in sport compared with school, and occurred at a relatively low frequency overall. However, by identifying participants who reported experiencing one or more act of bullying on their team recently, results revealed that those victimized through bullying reported weaker connections with peers, whereas those perpetrating bullying only reported weaker coach relationships. Conclusion: With the underlying message that bullying may occur in adolescent sport through negative teammate interactions, sport researchers should build upon these findings to develop approaches to mitigate peer victimization in sport.