The interaction of the general anesthetic etomidate with the γ-aminobutyric acid type A receptor is influenced by a single amino acid

The γ-aminobutyric acid type A (GABAA) receptor is a transmitter-gated ion channel mediating the majority of fast inhibitory synaptic transmission within the brain. The receptor is a pentameric assembly of subunits drawn from multiple classes (α1–6, β1–3, γ1–3, δ1, and ɛ1). Positive allosteric modulation of GABAA receptor activity by general anesthetics represents one logical mechanism for central nervous system depression. The ability of the intravenous general anesthetic etomidate to modulate and activate GABAA receptors is uniquely dependent upon the β subunit subtype present within the receptor. Receptors containing β2- or β3-, but not β1 subunits, are highly sensitive to the agent. Here, chimeric β1/β2 subunits coexpressed in Xenopus laevis oocytes with human α6 and γ2 subunits identified a region distal to the extracellular N-terminal domain as a determinant of the selectivity of etomidate. The mutation of an amino acid (Asn-289) present within the channel domain of the β3 subunit to Ser (the homologous residue in β1), strongly suppressed the GABA-modulatory and GABA-mimetic effects of etomidate. The replacement of the β1 subunit Ser-290 by Asn produced the converse effect. When applied intracellularly to mouse L(tk−) cells stably expressing the α6β3γ2 subunit combination, etomidate was inert. Hence, the effects of a clinically utilized general anesthetic upon a physiologically relevant target protein are dramatically influenced by a single amino acid. Together with the lack of effect of intracellular etomidate, the data argue against a unitary, lipid-based theory of anesthesia.

Computational method to reduce the search space for directed protein evolution

We introduce a computational method to optimize the in vitro evolution of proteins. Simulating evolution with a simple model that statistically describes the fitness landscape, we find that beneficial mutations tend to occur at amino acid positions that are tolerant to substitutions, in the limit of small libraries and low mutation rates. We transform this observation into a design strategy by applying mean-field theory to a structure-based computational model to calculate each residue's structural tolerance. Thermostabilizing and activity-increasing mutations accumulated during the experimental directed evolution of subtilisin E and T4 lysozyme are strongly directed to sites identified by using this computational approach. This method can be used to predict positions where mutations are likely to lead to improvement of specific protein properties.

Improved and customized secondary optics for photo-voltaic concentrators

In this contribution the line flow method is applied to an optimized secondary optics in a photovoltaic concentration system where the primary optics is already defined and characterized. This method is a particular application of photic field theory. This method uses the parameterization of a given primary optics, including actual tolerances of the manufacturing process. The design of the secondary optics is constrained by the selection of primary optics and maximizes the concentration at a previously specified collection area. The geometry of the secondary element is calculated by using a virtual source, which sends light in a first concentration step. This allows us to calculate the line flow for this specific case. This concept allows designing more compact and efficient secondary optics of photovoltaic systems.

A presença do homo academicus na contabilidade: um olhar bourdieusiano sobre o contexto social do desenvolvimento da produção científica contábil brasileira

Esta pesquisa investiga o contexto social do desenvolvimento da produção científica contábil brasileira, defendendo a tese de que os agentes, no decorrer do processo de divulgação de suas investigações, estão priorizando aspectos produtivistas e quantitativos e, consequentemente, deixando em segundo plano a preocupação qualitativa e epistemológica [vigilância crítica] de tal produção. Fundamentado na Teoria de Campos de Pierre Bourdieu, este estudo busca relacionar a socialização acadêmica, o habitus dos agentes imbricados no campo, a distribuição do capital científico na área contábil e as características epistemológicas das publicações científicas da área, para obtenção das evidências sobre a problemática levantada. Trata-se de um levantamento operacionalizado por meio de entrevista semiestruturada, com uma amostra de 9 respondentes e estudo documental, com uma amostra de 43 artigos. Os dados foram analisados com emprego da técnica de análise de conteúdo. Apoiando-se em Bourdieu (2004, 2008, 2009, 2011, 2013) foram encontradas evidências de que as teorias, conceitos, metodologias, técnicas e demais escolhas realizadas pelos pesquisadores da área contábil, na maioria das vezes, não passam de manobras estratégicas que visam conquistar, reforçar, assegurar ou derrubar o monopólio da autoridade científica, visando a obtenção de maior poder simbólico no campo. Com relação ao habitus dos agentes pertencentes ao campo científico contábil, constatou-se uma tendência ao produtivismo em consequência das determinações dos órgãos reguladores da pesquisa em contabilidade (CAPES) e das lutas simbólicas travadas no campo para obtenção da autoridade científica. No tocante à socialização acadêmica, reforçou-se a presença de condutas produtivistas, por meio dos programas de pós-graduação stricto sensu, que repassam aos agentes as regras do jogo científico, doutrinando-os na maneira de publicar grande quantidade de comunicações em pouco tempo e com menos custos. As análises epistemológicas puderam triangular os dois últimos constructos, a fim de lhes dar validade, e evidenciaram uma preferência por temáticas que envolvem a contabilidade destinada aos usuários externos e procedimentos contábeis destinados ao mercado financeiro, privilegiando a utilização de dados secundários, por meio de pesquisas documentais. Em termos metodológicos, constatou-se a presença unânime de estudos positivistas, com alguns aspectos empiristas, mostrando uma ausência de inovação em termos de pesquisas norteadas por abordagens metodológicas alternativas e utilização de modelos econométricos para explicar a realidade observada sem teoria para embasar e explicar esses modelos. Por fim, a distribuição do capital simbólico no campo, mostrou que individualmente nenhum agente desponta com maior capital científico, mas, institucionalmente, a FEA/USP ocupa essa posição de destaque. Por conseguinte, pôde-se concluir que o campo científico contábil permanece estagnado e sem grandes modificações teóricas, pelo fato do produtivismo e das lutas simbólicas no interior do campo; fatos esses que, de certa maneira, motivaram a criação de uma espécie de \"receita mágica para publicar\" ou \"formato ideal\" legitimado, institucionalizado e difícil de ser modificado, a não ser que ocorra uma revolução científica que mude o paradigma existente

Migração de solutos em basalto fraturado: quantificação experimental em laboratório e validação matemática

A avaliação do risco a contaminação e a escolha de técnicas de remediação de poluentes em aquíferos fraturados depende da quantificação dos fenômenos envolvidos no transporte de solutos. A geometria da fratura, usualmente caracterizada pela abertura, é o principal parâmetro que indiretamente controla o transporte nos aquíferos fraturados. A simplificação mais comum desse problema é assumir que as fraturas são um par de placas planas e paralelas, isto é, com uma abertura constante. No entanto, por causa do limitado número de trabalhos experimentais, não está esclarecida a adequabilidade do uso de uma abertura constante para simular o transporte conservativo em fraturas do Aquífero Serra Geral (ASG), Brasil. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da abertura de uma fratura natural do Aquífero Serra Geral sob o transporte conservativo de solutos. Uma amostra natural de basalto fraturado foi usada em um experimento hidráulico e de transporte de um traçador conservativo (escala de laboratório). O campo de abertura foi medido usando a técnica avançada, de alta resolução e tridimensional, chamada microtomografia computadorizada de raios-X. A concentração de traçador medida foi utilizada para validar uma solução analítica unidimensional da Equação de Advecção-dispersão (ADE). O desemprenho do ajuste da ADE às curvas de passagem experimentais foi avaliado para quatro diferentes tipos de aberturas constantes. Os resultados mostraram que o escoamento de água e o transporte de contaminantes pode ocorrer através de fraturas micrométricas, ocasionando, eventualmente, a contaminação do ASG. A abertura de balanço de massa é a única que pode ser chamada propriamente de \"abertura equivalente\". O uso de aberturas constantes na ADE não permitiu representar completamente o formato das curvas de passagem porque o campo de velocidade não é uniforme e intrinsicamente bidimensional. Portanto, na simulação do transporte deve-se incorporar a heterogeneidade da abertura da fratura.

Prediction of hidden multiferroic order in graphene zigzag ribbons

An electronic phase with coexisting magnetic and ferroelectric order is predicted for graphene ribbons with zigzag edges. The electronic structure of the system is described with a mean-field Hubbard model that yields results very similar to those of density functional calculations. Without further approximations, the mean-field theory is recasted in terms of a BCS wave function for electron-hole pairs in the edge bands. The BCS coherence present in each spin channel is related to spin-resolved electric polarization. Although the total electric polarization vanishes, due to an internal phase locking of the BCS state, strong magnetoelectric effects are expected in this system. The formulation naturally accounts for the two gaps in the quasiparticle spectrun, Δ0 and Δ1, and relates them to the intraband and interband self-energies.

Transport across two interacting quantum dots: Bulk Kondo, Kondo box, and molecular regimes

We analyze the transport properties of a double quantum dot device with both dots coupled to perfect conducting leads and to a finite chain of N noninteracting sites connecting both of them. The interdot chain strongly influences the transport across the system and the local density of states of the dots. We study the case of a small number of sites, so that Kondo box effects are present, varying the coupling between the dots and the chain. For odd N and small coupling between the interdot chain and the dots, a state with two coexisting Kondo regimes develops: the bulk Kondo due to the quantum dots connected to leads and the one produced by the screening of the quantum dot spins by the spin in the finite chain at the Fermi level. As the coupling to the interdot chain increases, there is a crossover to a molecular Kondo effect, due to the screening of the molecule (formed by the finite chain and the quantum dots) spin by the leads. For even N the two Kondo temperatures regime does not develop and the physics is dominated by the usual competition between Kondo and antiferromagnetism between the quantum dots. We finally study how the transport properties are affected as N is increased. For the study we used exact multiconfigurational Lanczos calculations and finite-U slave-boson mean-field theory at T=0. The results obtained with both methods describe qualitatively and also quantitatively the same physics.

Relativistic many-body bound systems : electromagnetic properties /

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The dynamics of fields of higher spin /

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New theories in physics : proceedings of the XI Warsaw Symposium on Elementary Particle Physics, 23-27 May, 1988, Kazimierz, Poland /

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Indications of coherence-incoherence crossover in layered metallic transport

For many strongly correlated metals with layered crystal structure the temperature dependence of the interlayer resistance is different to that of the intralayer resistance. We consider a small polaron model which exhibits this behavior, illustrating how the interlayer transport is related to the coherence of quasiparticles within the layers. Explicit results are also given for the electron spectral function, interlayer optical conductivity, and the interlayer magnetoresistance. All these quantities have two contributions: one coherent (dominant at low temperatures) and the other incoherent (dominant at high temperatures).

Multi-types of Skyrmions in SU(N) Quantum Hall System

The skyrmions in SU(N) quantum Hall (QH) system are discussed. By analyzing the gauge field structure and the topological properties of this QH system it is pointed out that in the SU(N) QH system there can exist (N-1) types of skyrmion structures, instead of only one type of skyrmions. In this paper, by means of the Abelian projections according to the (N-1) Cartan subalgebra local bases, we obtain the (N-1) U(1) electromagnetic field tensors in the SU(N) gauge field of the QH system, and then derive (N-1) types of skyrmion structures from these U(1) sub-field tensors. Furthermore, in light of the phi-mapping topological current method, the topological charges and the motion of these skyrmions are also discussed.

Pore size characterization of mesoporous materials by a thermodynamic approach: A curvature-dependent solid-fluid potential

A thermodynamic analysis of nitrogen adsorption in cylindrical pores of MCM-41 and SBA-15 samples at 77 K is presented within the framework of the Broekhoff and de Boer (BdB) theory. We accounted for the effect of the solid surface curvature on the potential exerted by the pore walls. The developed model is in quantitative agreement with the non-local density functional theory (NLDFT) for pores larger than 2 tun. This modified BdB theory accounting for the Curvature Dependent Potential (CDP-BdB) was applied to determine the pore size distribution (PSD) of a number of MCM-41 and SBA-15 samples on the basis of matching the equilibrium theoretical isotherm against the adsorption branch of the experimental isotherm. In all cases investigated the PSDs determined with the new approach are very similar to those determined with the non-local density functional theory also using the same basis of matching of theoretical isotherm against the experimental adsorption branch. The developed continuum theory is very simple in its utilization, suggesting that CDP-BdB could be used as an alternative tool to obtain PSD for mesoporous solids from the analysis of adsorption branch of adsorption isotherms of any sub-critical fluids.