Simulated switching of the resting state functional connectivity in mouse brain using a real mesoscale connectome

Capire come modellare l'attività del cervello a riposo, resting state, è il primo passo necessario per avvicinarsi a una reale comprensione della dinamica cerebrale. Sperimentalmente si osserva che, quando il cervello non è soggetto a stimoli esterni, particolari reti di regioni cerebrali presentano un'attività neuronale superiore alla media. Nonostante gli sforzi dei ricercatori, non è ancora chiara la relazione che sussiste tra le connessioni strutturali e le connessioni funzionali del sistema cerebrale a riposo, organizzate nella matrice di connettività funzionale. Recenti studi sperimentali mostrano la natura non stazionaria della connettività funzionale in disaccordo con i modelli in letteratura. Il modello implementato nella presente tesi per simulare l'evoluzione temporale del network permette di riprodurre il comportamento dinamico della connettività funzionale. Per la prima volta in questa tesi, secondo i lavori a noi noti, un modello di resting state è implementato nel cervello di un topo. Poco è noto, infatti, riguardo all'architettura funzionale su larga scala del cervello dei topi, nonostante il largo utilizzo di tale sistema nella modellizzazione dei disturbi neurologici. Le connessioni strutturali utilizzate per definire la topologia della rete neurale sono quelle ottenute dall'Allen Institute for Brain Science. Tale strumento fornisce una straordinaria opportunità per riprodurre simulazioni realistiche, poiché, come affermato nell'articolo che presenta tale lavoro, questo connettoma è il più esauriente disponibile, ad oggi, in ogni specie vertebrata. I parametri liberi del modello sono stati scelti in modo da inizializzare il sistema nel range dinamico ottimale per riprodurre il comportamento dinamico della connettività funzionale. Diverse considerazioni e misure sono state effettuate sul segnale BOLD simulato per meglio comprenderne la natura. L'accordo soddisfacente fra i centri funzionali calcolati nel network cerebrale simulato e quelli ottenuti tramite l'indagine sperimentale di Mechling et al., 2014 comprovano la bontà del modello e dei metodi utilizzati per analizzare il segnale simulato.

Analisi e confronto di sequenze di DNA mediante modelli Markoviani

Lo scopo di questa tesi è quello di evidenziare, attraverso varie analisi statistiche ed applicazione di modelli stocastici, il comportamento strutturale e funzionale dei dinucleotidi che compongono le sequenze di DNA di diversi organismi. Gli organismi che abbiamo scelto di prendere in considerazione sono l'uomo, il topo e l'Escherichia coli. Questa scelta non è stata casuale, ma oculata, al fine di mettere in risalto alcune differenze tra organismi eucarioti, quali l'uomo e il topo, ed organismi procarioti come il batterio E.coli. Nella prima parte del nostro studio, abbiamo computato le distanze che intercorrono tra occorrenze successive dello stesso dinucleotide lungo la sequenza, usando un metodo di non sovrapposizione, ed abbiamo iterato il calcolo per tutti i 16 dinucleotidi. Dopodiché ci siamo preoccupati di graficare le distribuzioni di distanza dei 16 dinucleotidi per l'E.Coli, il topo e l'uomo; gli istogrammi evidenziano un comportamento anomalo della distribuzione di CG che accomuna gli organismi eucarioti e di cui, invece, è esente l'organismo procariote esaminato. Questo dato statistico trova una spiegazione nei processi biologici di metilazione che possono innescarsi sul dinucleotide CG nelle sequenze eucariotiche. In seguito, per determinare quanto ciascuna delle 16 distribuzioni si discosti dalle altre abbiamo usato la divergenza di Jensen-Shannon. Per quantificare le differenze sostanziali tra le distribuzioni di CG dei 3 organismi considerati abbiamo deciso di verificare quale fosse il miglior fit per tali curve tra un esponenziale ed una power-law. L'esponenziale rappresenta un buon fit per le code delle distribuzioni di CG del topo e dell'uomo; ciò rivela la presenza di una lunghezza caratteristica per entrambi gli organismi. Nella seconda parte dello studio, i risultati vengono confrontati con modelli markoviani: sequenze random generate con catene di Markov di ordine zero (basate sulle frequenze relative dei nucleotidi) e uno (basate sulle probabilità di transizione tra diversi nucleotidi). Quest'ultima riproduce abbastanza fedelmente la sequenza biologica di partenza, per cui abbiamo scelto di utilizzare la catena Markov del 1° ordine per altre analisi statistiche riguardanti le distribuzioni dei nucleotidi, dinucleotidi, ed anche dei trinucleotidi con particolare interesse per quelli in cui è contenuto CG, in modo da verificare se l'anomalia si ripercuote anche in essi. Riteniamo pertanto che metodi basati su questo approccio potrebbero essere sfruttati per confermare le peculiarità biologiche e per migliorare l'individuazione delle aree di interesse, come le isole CpG, ed eventualmente promotori e Lamina Associated Domains (LAD), nel genoma di diversi organismi.

Evoluzione a medio e breve termine di un tratto del litorale di Senigallia

Il litorale di Senigallia si sviluppa ai due lati del porto ed è caratterizzato da una costa bassa e sabbiosa, che già nei decenni passati ha risentito dell’influenza del porto nel tratto sottocorrente, in cui sono state installate delle opere di difesa. Nei primi anni del 2000 il porto ha subito ulteriori modifiche con possibili altri impatti sulla spiaggia emersa e sommersa. In tale ambito, la ditta Geomarine S.r.l. di Senigallia, su commissione del Comune di Senigallia, ha eseguito dei rilievi topo-batimetrici su un tratto del litorale del medesimo Comune dal 2009 al 2015. In questo lavoro di tesi ho partecipato personalmente alla campagna di misura del 2015. Per le indagini nella spiaggia sommersa è stata utilizzata una strumentazione Singlebeam e Multibeam mentre per i rilievi topografici è stato utilizzato un sistema GPS-NRTK. Con i dati acquisiti, elaborati e processati, è stato costruito un DTM con una carta delle isoipse e isobate dell’area. Allo scopo di integrare la ricostruzione morfologica ottenuta per l’area con informazioni sul sedimento presente, sono stati realizzati dei campionamenti lungo gli stessi transetti adottati in precedenti campagne sedimentologiche svolte dalla Regione Marche. I campioni sono stati successivamente sottoposti ad un’analisi granulometrica e i risultati confrontati tra loro e con quelli raccolti nei decenni precedenti. I risultati dei rilievi topo-batimetrici sono stati, infine, confrontati tra loro sui diversi intervalli temporali di acquisizione, per comprendere l’evoluzione del tratto di costa studiato nel breve termine e come i fattori naturali e antropici possano aver influito sui cambiamenti osservati. Per inquadrare l’evoluzione dell’area d’interesse su un arco temporale più ampio (1955-2015) si è poi effettuata un’analisi semi-qualitativa/quantitativa dell’andamento nel medio termine della linea di riva a partire da foto aeree.

CP-MLR Directed QSAR Studies on the Antimycobacterial Activity of Functionalised Alkenols - Topological Descriptors in Modeling the Activity

The antimycobacterial activity of nitro/ acetamido alkenol derivatives and chloro/ amino alkenol derivatives has been analyzed through combinatorial protocol in multiple linear regression (CP-MLR) using different topological descriptors obtained from Dragon software. Among the topological descriptor classes considered in the study, the activity is correlated with simple topological descriptors (TOPO) and more complex 2D autocorrelation descriptors (2DAUTO). In model building the descriptors from other classes, that is, empirical, constitutional, molecular walk counts, modified Burden eigenvalues and Galvez topological charge indices have made secondary contribution in association with TOPO and / or 2DAUTO classes. The structure-activity correlations obtained with the TOPO descriptors suggest that less branched and saturated structural templates would be better for the activity. For both the series of compounds, in 2DAUTO the activity has been correlated to the descriptors having mass, volume and/ or polarizability as weighting component. In these two series of compounds, however, the regression coefficients of the descriptors have opposite arithmetic signs with respect to one another. Outwardly these two series of compounds appear very similar. But in terms of activity they belong to different segments of descriptor-activity profiles. This difference in the activity of these two series of compounds may be mainly due to the spacing difference between the C1 (also C6) substituents and rest of the functional groups in them.

Topological Descriptors in Modeling the HIV Inhibitory Activity of 2-Aryl-3-pyridyl-thiazolidin-4-ones

The HIV-1 RT inhibitory activity of 2-(2,6-dihalophenyl)-3-(substituted pyridin-2-yl)-thiazolidin-4-ones has been analyzed with different topological descriptors obtained from DRAGON software. Here, simple topological descriptors (TOPO), Galvez topological charge indices (GVZ) and 2D autocorrelation descriptors (2DAUTO) have been found to yield good predictive models for the activity of these compounds. The correlations obtained from the TOPO class descriptors suggest that less extended or compact saturated structural templates would be better for the activity. The participating GVZ class descriptors suggest that they have same degree of influence on the activity. In 2DAUTO class, the large participation of descriptors of lags seven and three indicate the association of activity information with the seven and three centered structural fragments of these compounds. The physicochemical weighting components of these descriptors suggest homogeneous influence of mass, volume, electronegativity and/ or polarizability on the activity.

The Topoisomerase I Inhibitor Irinotecan and the Tyrosyl-DNA Phosphodiesterase 1 Inhibitor Furamidine Synergistically Suppress Murine Lupus Nephritis

OBJECTIVE The treatment of lupus nephritis is still an unmet medical need requiring new therapeutic approaches. Our group found recently that irinotecan, an inhibitor of topoisomerase I (topo I), reversed proteinuria and prolonged survival in mice with advanced lupus nephritis. While irinotecan is known to stabilize the complex of topo I and DNA, the enzyme tyrosyl-DNA phosphodiesterase 1 (TDP-1) functions in an opposing manner by releasing topo I from DNA. Therefore, we undertook this study to test whether the TDP-1 inhibitor furamidine has an additional effect on lupus nephritis when used in combination with irinotecan. METHODS NZB/NZW mice were treated with low-dose irinotecan and furamidine either alone or in combination beginning at age 26 weeks. DNA relaxation was visualized using gel electrophoresis. Binding of anti-double-stranded DNA (anti-dsDNA) antibodies to DNA modified by topo I, TDP-1, and the topo I inhibitor camptothecin was determined by enzyme-linked immunosorbent assay. RESULTS Compared to treatment with either agent alone, simultaneous treatment with low-dose irinotecan and furamidine significantly improved survival of NZB/NZW mice. Similar to what has been previously shown for irinotecan alone, the combination treatment did not change the levels of anti-dsDNA antibodies. In vitro, recombinant TDP-1 increased topo I-mediated DNA relaxation, resulting in enhanced binding of anti-dsDNA antibodies. In combination with topo I and camptothecin, TDP-1 reversed the inhibitory effects of camptothecin on DNA relaxation and anti-dsDNA binding. CONCLUSION Affecting DNA relaxation by the enzymes topo I and TDP-1 and their inhibitors may be a promising approach for the development of new targeted therapies for systemic lupus erythematosus.

Itinera mundi

Vorlage d. Digitalisats aus d. Besitz d. Theol. Hochschule St. Georgen

Functional analysis of BLAP75, a BLM-associated protein

Bloom syndrome (BS) is an autosomal recessive disorder characterized by dwarfism, immunodeficiency, impaired fertility, and most importantly, early development of a broad range of cancers. The hallmark of BS cells is hyper-recombination, characterized by a drastically elevated frequency of sister chromatid exchange (SCE). BLM, the gene mutated in BS, encodes a DNA helicase of the RecQ protein family. BLM is thought to participate in several DNA transactions and to interact with many proteins involved in DNA replication, recombination, and repair. However, the precise function of BLM and the BLM-dependent anti-tumor mechanism remain obscure. ^ A novel protein, BLAP75 (BLM-associated polypeptide, 75KD), was identified to form an evolutionarily conserved complex with BLM and DNA topoisomerase IIIα (Topo IIIα). Our work demonstrates that loss of BLAP75 destabilized BLM and Topo IIIα proteins. BLAP75 colocalized with BLM in subnuclear foci in response to DNA damage and the recruitment of BLM to these foci was BLAP75-dependent. Moreover, depletion of BLAP75 by siRNA resulted in an elevated SCE rate similar to cells depleted of BLM by siRNA. In addition, RNAi-mediated silencing of BLAP75 greatly diminished cell viability. This cellular deficiency was rescued by expression of wild type BLAP75 but not BLAP75 with mutated conserved domain III, which abrogated the interaction between BLAP75, BLM and Topo IIIα, suggesting that the integrity of BLM-Topo IIIα-BLAP75 complex might be critical for cell survival. Finally, I found that BLAP75 was phosphorylated during mitosis and upon various DNA-damaging agents, implying that BLAP75 might also function in mitosis and DNA damage response. ^ Taken together, this study has defined BLAP75 as an integral component of the BLM complex to maintain genome stability. Our findings provide insights into the molecular mechanisms of the BLM helicase pathway and tumorigenesis process associated with these mechanisms. ^

Megabenthic communities in the waters around Svalbard during POLARSTERN cruise ARK-VIII/2 (EPOS II)

Composition and distribution of megabenthic communities around Svalbard were investigated in June/July 1991 with 20 Agassiz trawl and 5 bottom trawl hauls in depths between 100 and 2100 m. About 370 species, ranging from sponges to fish, were identified in the catches. Species numbers per station ranged from 21 to 86. Brittle stars, such as Ophiacantha bidentata, Ophiura sarsi and Ophiocten sericeum, were most important in terms of constancy and relative abundance in the catches. Other prominent faunal elements were eunephthyid alcyonarians, bivalves, shrimps, sea stars and fish (Gadidae, Zoarcidae, Cottidae). Multivariate analyses of the species and environmental data sets showed that the spatial distribution of the megabenthos was characterized by a pronounced depth zonation: abyssal, bathyal, off-shore shelf and fjordic communities were discriminated. However, a gradient in sediment properties, especially the organic carbon content, seemed to superimpose on the bathymetric pattern. Both main factors are interpreted as proxies of the average food availability, which is, hence, suggested to have the strongest influence in structuring megabenthic communities off Svalbard.

Uso de trampas "Barber" para determinar la diversidad de coleópteros epígeos asociados al cultivo de maní (Arachis hypogaea L.). Córdoba, Argentina

El objetivo fue estudiar la diversidad de coleópteros epígeos en el cultivo de maní, su composición taxonómica y su hábito alimenticio, a fin de aportar conocimientos acerca de especies potencialmente dañinas o benéficas al cultivo. Durante las campañas agrícolas 2004/05, 2005/06 y 2006/07 se colocaron 10 trampas Barber en un lote de maní ubicado en la localidad de Olaeta (Córdoba, Argentina). Se instalaron siguiendo un diseño en "X" dentro del lote en el momento de la siembra del cultivo y se dejaron hasta la cosecha. La colecta se realizó con una frecuencia semanal y el material fue identificado y cuantificado. Se determinó la frecuencia y constancia de cada especie colectada y la riqueza de especies fue calculada a través del Índice de diversidad de Simpson. Se registraron 10 familias y dentro de ellas 19 géneros/especies: los individuos fitófagos representaron entre el 66 y el 71%; los predadores entre el 18 y el 27% y los coprófagos entre el 2 y el 16% en los tres ciclos estudiados. La mayor diversidad (0,80-0,82) se obtuvo entre mediados de diciembre y principios de enero. Las especies fitófagas que se encontraron podrían comportarse como plagas para el cultivo.

Revisión osteológica, análisis filogenético y paleocología de proterochampsidae (Reptilia-arcosauriformes)

Históricamente los proterochámpsidos han sido considerados parte del clado Arcosauriformes, entidad tradicionalmente monofilética que incluye especies desde el Pérmico Tardío a la actualidad, los “Proterosuchidae", Erythrosuchidae, Euparkeria capensis Broom y Archosauria. Los proterochámpsidos se distinguen del resto de los arcosauriformes por un cráneo muy deprimido, transversalmente expandido en el extremo posterior, hocico angosto y alargado longitudinalmente, narinas ubicadas sobre la línea media, ausencia del hueso postfrontal y presencia de un pie asimétrico. La familia Proterochampsidae se compone de cinco géneros triásicos registrados exclusivamente en Argentina y Brasil. En esta familia se incluyen las especies argentinas provenientes de la Formación Ischigualasto (Triásico Superior), Cuenca Ischigualasto-Villa Unión, Proterochampsa barrionuevoi Reig (PVSJ 77; PVSJ 606) y una nueva especie del género Chanaresuchus (PVSJ 567). Estos ejemplares se estudian detalladamente, siendo la primera descripción de los neurocráneos de ambas especies, así como la primer descripción de material poscraneano de Proterochampsa barrionuevoi. Con la información obtenida se realiza un análisis filogenético que incluye los proterochámpsidos diferenciados específicamente. Mediante este análisis se soporta la monofilia de los proterochámpsidos, la cual se sostiene con la sinapomorfía referida a la ausencia de dentículos en ambos lados de los dientes. También se presentan las siguientes relaciones internas del taxón: ((Chanaresuchus sp. nov. + C. bonapartei) + Gualosuchus reigi )+ (P. nodosa + P. barrionuevoi)) y se propone una nueva definición de la Familia Proterochampsidae. En el marco filogenéticamente controlado obtenido se proponen medidas de masa para los ejemplares estudiados y se infiere que los mismos debieron presentar la capacidad el estado de cinesis craneana Competente parcialmente cinético, rasgo compartido con algunos dinosaurios predadores. Tanto el análisis filogenético como el estudio paleoecológico realizado se verán complementados por futuros trabajos dirigidos a dilucidar la microanatomía, paleohistología, microestructura dentaria, así como la morfología de la cavidad encefálica en desarrollo.

High resolution bathymetric compilation for Potter Cove, WAP, Antarctica, with links to data in ArcGIS format

The bathymetry raster with a resolution of 5 m x 5 m was processed from unpublished single beam data from the Argentine Antarctica Institute (IAA, 2010) and multibeam data from the United Kingdom Hydrographic Office (UKHO, 2012) with a cell size of 5 m x 5 m. A coastline digitized from a satellite image (DigitalGlobe, 2014) supplemented the interpolation process. The 'Topo to Raster' tool in ArcMap 10.3 was used to merge the three data sets, while the coastline represented the 0-m-contour to the interpolation process ('contour type option').