Very short-term plasticity in hippocampal synapses

Hippocampal pyramidal neurons often fire in bursts of action potentials with short interspike intervals (2–10 msec). These high-frequency bursts may play a critical role in the functional behavior of hippocampal neurons, but synaptic plasticity at such short times has not been carefully studied. To study synaptic modulation at very short time intervals, we applied pairs of stimuli with interpulse intervals ranging from 7 to 50 msec to CA1 synapses isolated by the method of minimal stimulation in hippocampal slices. We have identified three components of short-term paired-pulse modulation, including (i) a form of synaptic depression manifested after a prior exocytotic event, (ii) a form of synaptic depression that does not depend on a prior exocytotic event and that we postulate is based on inactivation of presynaptic N-type Ca2+ channels, and (iii) a dependence of paired-pulse facilitation on the exocytotic history of the synapse.

US9, a stable lysine-less herpes simplex virus 1 protein, is ubiquitinated before packaging into virions and associates with proteasomes

The US9 gene of herpes simplex virus 1 encodes a virion tegument protein with a predicted Mr of 10,000. Earlier studies have shown that the gene is not essential for viral replication in cells in culture. We report that (i) US9 forms in denaturing polyacrylamide gels multiple overlapping bands ranging in Mr from 12,000 to 25,000; (ii) the protein recovered from infected cells or purified virions reacts with anti-ubiquitin antibodies; (iii) autoradiographic images of US9 protein immunoprecipitated from cells infected with [35S]methionine-labeled virus indicate that the protein is stable for at least 4 h after entry into cells (the protein was also stable for at least 4 h after a 1-h labeling interval 12 h after infection); (iv) antibody to subunit 12 of proteasomes pulls down US9 protein from herpes simplex virus-infected cell lysates; and (v) the US9 gene is highly conserved among the members of the alpha subfamily of herpes viruses, and the US9 gene product lacks lysines. We conclude that US9 is a lysine-less, ubiquitinated protein that interacts with the ubiquitin-dependent pathway for degradation of proteins and that this function may be initiated at the time of entry of the virus into the cell.

Human semaphorins A(V) and IV reside in the 3p21.3 small cell lung cancer deletion region and demonstrate distinct expression patterns.

Semaphorins and collapsins make up a family of conserved genes that encode nerve growth cone guidance signals. We have identified two additional members of the human semaphorin family [human semaphorin A(V) and human semaphorin IV] in chromosome region 3p21.3, where several small cell lung cancer (SCLC) cell lines exhibit homozygous deletions indicative of a tumor suppressor gene. Human semaphorin A(V) has 86% amino acid homology with murine semaphorin A, whereas semaphorin IV is most closely related to murine semaphorin E, with 50% homology. These semaphorin genes are approximately 70 kb apart flanking two GTP-binding protein genes, GNAI-2 and GNAT-1. In contrast, other human semaphorin gene sequences (human semaphorin III and homologues of murine semaphorins B and C) are not located on chromosome 3. Human semaphorin A(V) is translated in vitro into a 90-kDa protein, which accumulates at the endoplasmic reticulum. The human semaphorin A(V) (3.4-kb mRNA) and IV (3.9- and 2.9-kb mRNAs) genes are expressed abundantly but differentially in a variety of human neural and nonneural tissues. Human semaphorin A(V) was expressed in only 1 out of 23 SCLCs and 7 out of 16 non-SCLCs, whereas semaphorin IV was expressed in 19 out of 23 SCLCs and 13 out of 16 non-SCLCs. Mutational analysis in semaphorin A(V) revealed mutations (germ line in one case) in 3 of 40 lung cancers. Our data suggest the need to determine the function of human semaphorins A(V) and IV in nonneural tissues and their role in the pathogenesis of lung cancer.

Long-circulating bacteriophage as antibacterial agents.

The increased prevalence of multidrug-resistant bacterial pathogens motivated us to attempt to enhance the therapeutic efficacy of bacteriophages. The therapeutic application of phages as antibacterial agents was impeded by several factors: (i) the failure to recognize the relatively narrow host range of phages; (ii) the presence of toxins in crude phage lysates; and (iii) a lack of appreciation for the capacity of mammalian host defense systems, particularly the organs of the reticuloendothelial system, to remove phage particles from the circulatory system. In our studies involving bacteremic mice, the problem of the narrow host range of phage was dealt with by using selected bacterial strains and virulent phage specific for them. Toxin levels were diminished by purifying phage preparations. To reduce phage elimination by the host defense system, we developed a serial-passage technique in mice to select for phage mutants able to remain in the circulatory system for longer periods of time. By this approach we isolated long-circulating mutants of Escherichia coli phage lambda and of Salmonella typhimurium phage P22. We demonstrated that the long-circulating lambda mutants also have greater capability as antibacterial agents than the corresponding parental strain in animals infected with lethal doses of bacteria. Comparison of the parental and mutant lambda capsid proteins revealed that the relevant mutation altered the major phage head protein E. The use of toxin-free, bacteria-specific phage strains, combined with the serial-passage technique, may provide insights for developing phage into therapeutically effective antibacterial agents.

Phorbol ester treatment inhibits phosphatidylinositol 3-kinase activation by, and association with, CD28, a T-lymphocyte surface receptor.

CD28 is a costimulatory receptor found on the surface of most T lymphocytes. Engagement of CD28 induces interleukin 2 (IL-2) production and cell proliferation when combined with an additional signal such as treatment with phorbol ester, an activator of protein kinase C. Recent studies have established that after CD28 ligation, the cytoplasmic domain of CD28 can bind to the 85-kDa subunit of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3 kinase). There is a concomitant increase in PI3 lipid kinase activity that may be important in CD28 signaling. Despite the requirement of phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) for effector function, we have found, however, that treatment of Jurkat T cells with the phorbol ester PMA dramatically inhibits (i) the association of PI3 kinase with CD28, (ii) the ability of p85 PI3 kinase to be immunoprecipitated by anti-phosphotyrosine antibodies, and (iii) the induction of PI3 kinase activity after stimulation of the cells with the anti-CD28 monoclonal antibody 9.3. These changes occur within minutes of PMA treatment and are persistent. In addition, we have found that wortmannin, a potent inhibitor of PI3 kinase, does not interfere with the induction of IL-2 after stimulation of Jurkat T cells with anti-CD28 monoclonal antibody and PMA. We conclude that PI3 kinase activity may not be required for CD28-dependent IL-2 production from Jurkat T cells in the presence of PMA.

Trajetórias ocupacionais de engenheiros jovens no Brasil.

Esta tese analisa 9.041 trajetórias ocupacionais de jovens engenheiros como empregados formais no Brasil entre 2003-2012, a partir da técnica de Optimal Matching Analysis (OMA). Estas trajetórias foram comparadas às de uma geração anterior de jovens engenheiros, tanto em seu período-base (1995-2002) como entre 2003-2012, a fim de identificar efeitos de idade e período. Os principais resultados são: (i) conforme esperado, trajetórias ocupacionais ligadas à gestão (em áreas correlatas à engenharia ou não) são as que oferecem remuneração mais alta em todos os períodos analisados; (ii) nos anos 2000, o terceiro padrão mais atrativo para os jovens daquela geração foi permanecer como engenheiro típico, caminho perseguido por praticamente metade deles, enquanto tal atratividade não foi verificada nos anos 1990; (iii) o salário de entrada dos jovens engenheiros subiu 24% em termos reais entre 1995 e 2003; (iv) há pouca mobilidade de trajetória ocupacional por parte da geração dos engenheiros de 1995 após 2003; (v) os jovens engenheiros de 1995 que permaneceram como engenheiros típicos durante os anos 2000 chegaram a 2012 ganhando apenas 14% a mais do que os jovens engenheiros de 2003 (com 8 anos a menos de experiência); para comparação, os gestores da geração 90 ganhavam em torno de 50% a mais do que os da geração 2000; (vi) há dois momentos de definição de trajetória ocupacional: um primeiro ocorre até 3 anos após o primeiro emprego, mas promoções a cargos de gestão podem ocorrer entre 8 e 10 anos. Estes resultados indicam que, se por um lado houve uma revalorização dos profissionais de engenharia na última década, por outro lado esta revalorização não trouxe engenheiros anteriormente formados a carreiras típicas em engenharia. Isto, aliado à baixa demanda pelos cursos de engenharia durante os anos 80 e 90, corrobora a hipótese de um hiato geracional entre os engenheiros, documentado em artigos anteriores.

Obtenção e caracterização de PLA reforçado com nanocelulose.

A celulose é o polímero natural renovável disponível em maior abundância atualmente. Por possuir estrutura semicristalina, é possível extrair seus domínios cristalinos através de procedimentos que ataquem sua fase amorfa, como a hidrólise ácida, obtendo-se assim partículas cristalinas chamadas nanopartículas de celulose (NCs). Estas nanopartículas têm atraído enorme interesse científico, uma vez que possuem propriedades mecânicas, como módulo de elasticidade e resistência à tração, semelhantes a várias cargas inorgânicas utilizadas na fabricação de compósitos. Além disso, possuem dimensões nanométricas, o que contribui para menor adição de carga à matriz polimérica, já que possuem maior área de superfície, quando comparadas às cargas micrométricas. Nanocompósitos formados pela adição destas cargas em matrizes poliméricas podem apresentar propriedades comerciais atraentes, como barreira a gases, melhores propriedades térmicas e baixa densidade, quando comparados aos compósitos tradicionais. Como se trata de uma carga com dimensões nanométricas, obtida de fontes renováveis, uma das principais áreas de interesse para aplicação deste reforço é em biopolímeros biodegradáveis. O poli(ácido lático) (PLA), é um exemplo de biopolímero com propriedades mecânicas, térmicas e de processamento superiores a de outros biopolímeros comerciais. No presente trabalho foram obtidas nanopartículas de celulose (NCs), por meio de hidrólise ácida, utilizando-se três métodos distintos, com o objetivo de estudar o método mais eficiente para a obtenção de NCs adequadas à aplicação em compósitos de PLA. Os Métodos I e II empregam extração das NCs por meio do H2SO4, diferenciando-se apenas pela neutralização, a qual envolve diálise ou neutralização com NaHCO3, respectivamente. No Método III a extração das NCs foi realizada com H3PO4. As NCs foram caracterizadas por diferentes técnicas, como difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (MFA). Os resultados de caracterização das NCs indicaram que, a partir de todos os métodos utilizados, há formação de nanocristais de celulose (NCCs), entretanto, apenas os NCCs obtidos pelos Métodos II e III apresentaram estabilidade térmica suficiente para serem empregados em compósitos preparados por adição da carga no polímero em estado fundido. A incorporação das NCs em matriz de PLA foi realizada em câmara de mistura, com posterior moldagem por prensagem a quente. Compósitos obtidos por adição de NCs obtidas pelo Método II foram caracterizados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica, microscopia óptica, análises reológicas e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A adição de NCs, extraídas pelo Método II, em matriz de PLA afetou o processo de cristalização do polímero, o qual apresentou maior grau de cristalinidade. Além disso, a adição de 3% em massa de NCs no PLA foi suficiente para alterar seu comportamento reológico. Os resultados reológicos indicaram que a morfologia do compósito é, predominantemente, composta por uma dispersão homogênea e fina da carga na fase matriz. Micrografias obtidas por MEV corroboram os resultados reológicos, mostrando, predominantemente a presença de partículas de NC em escala nanométrica. Compósitos de PLA com NCs obtidas pelo Método III apresentaram aglomerados de partículas de NC em escala micro e milimétrica, ao longo da fase matriz, e não foram extensivamente caracterizados.

Estrutura da vegetação e sua relação com a diversidade, abundância e similaridade de coleópteros bioindicadores em diferentes sistemas vegetacionais, Piracicaba, SP

A Mata Atlântica é considerada um dos biomas mais importantes do mundo devido à sua alta biodiversidade e funções ecossistêmicas. Entretanto, encontra-se fragmentada em porções de pequenas dimensões esparsas em uma matriz predominantemente agrícola, composta principalmente por extensas pastagens e monoculturas. Desse modo, os sistemas agroflorestais por apresentarem uma estrutura diferenciada dos monocultivos e similar às condições naturais, podem ser utilizados como uma alternativa para o manejo e a conservação da biodiversidade nos remanescentes florestais. A fragmentação provoca modificações no ambiente que irão refletir na perda e no deslocamento da biodiversidade, estando os insetos entre os grupos mais afetados. Uma das formas de se avaliar o estado de conservação dos fragmentos e o impacto antrópico nos sistemas vegetacionais, é estudar a presença e distribuição de organismos bioindicadores. Dentre esses, os insetos ocupam posição de destaque. Os insetos da família Scarabaeidae e da subfamília Scolytinae são bons indicadores de distúrbios, pois são muito sensíveis ás mudanças ambientais. Neste trabalho hipotetisou-se que a presença desses insetos está relacionada com a estrutura da vegetação e as condições de vida proporcionadas pelas diferentes formas de uso-da-terra. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a diversidade de espécies, o padrão de abundância e a similaridade entre as populações de coleópteros (Scarabaeidae e Scolytinae) em diferentes sistemas vegetacionais de diferentes estruturas: i) Fragmento de floresta estacional semidecidual dividido em três áreas: beira do rio, centro e borda; ii) Sistema Agroflorestal (SAF) (interface entre o fragmento e o pasto); iii) Pasto composto de Brachiaria decumbens (L.); iv) Monocultivo de café (Coffea arábica L.); v) Monocultivo de seringueira (Hevea brasiliensis Müell. Arg.); vi) SAF de café e seringueira - todos situados numa região de domínio anterior de floresta estacional semidecidual em Piracicaba-SP. Os sistemas foram caracterizados quanto à sua estrutura e condições micrometeorológicas. Os insetos foram coletados mensalmente entre agosto/2013 e julho/2014 utilizando-se dois tipos de armadilhas: Pitfall e etanol modelo ESALQ-84. Foram coletados 1.047 espécimes distribuídos em 21 espécies da família Scarabaeidae e 1.833 indivíduos de 38 espécies da subfamília Scolytinae. A maior quantidade de espécies de Scarabaeidae foi encontrada na borda do fragmento florestal, enquanto que a maior abundância ocorreu no fragmento florestal perto do rio. A subfamília Scolytinae apresentou a maior riqueza de espécies no sistema agroflorestal misto (borda) e a maior abundância no sistema agroflorestal café-seringueira. A abundância e riqueza de espécies da família Scarabaeidae foram correlacionadas positivamente com a temperatura do ar, temperatura e umidade do solo e a precipitação. Por outro lado, a abundância e a riqueza de espécies da subfamília Scolytinae apresentaram correlação negativa com a temperatura do ar e a temperatura e umidade do solo. Ambos os grupos de insetos apresentaram a maior abundância e riqueza de espécies nas áreas com estrutura vegetacional mais complexa, sendo influenciadas pelas condições microclimáticas dentro de cada local.

Construcción de conocimiento y desarrollo de una mirada profesional para la práctica de enseñar matemáticas en entornos en entornos en línea

Este trabajo sintetiza en tres ámbitos algunos de los resultados de las investigaciones sobre la construcción del conocimiento de la enseñanza de las matemáticas en entornos de aprendizaje multimedia que integran espacios de interacción social en contextos b-learning. Estos ámbitos son (i) el papel de la interacción y la negociación de significados en la construcción del conocimiento; (ii) el proceso de instrumentalización del conocimiento de Didáctica de la Matemática en procesos de formación; y (iii) las características de las estructuras argumentativas en los procesos de aprender a conceptualizar la enseñanza de las matemáticas. Finalmente, se identifican nuevas cuestiones de investigación que emergen desde estas investigaciones.

NaOH and KOH for preparing activated carbons used in energy and environmental applications

Alkaline hydroxides, especially sodium and potassium hydroxides, are multi-million-ton per annum commodities and strong chemical bases that have large scale applications. Some of them are related with their consequent ability to degrade most materials, depending on the temperature used. As an example, these chemicals are involved in the manufacture of pulp and paper, textiles, biodiesels, soaps and detergents, acid gases removal (e.g., SO2) and others, as well as in many organic synthesis processes. Sodium and potassium hydroxides are strong and corrosive bases, but they are also very stable chemicals that can melt without decomposition, NaOH at 318ºC, and KOH at 360ºC. Hence, they can react with most materials, even with relatively inert ones such as carbon materials. Thus, at temperatures higher than 360ºC these melted hydroxides easily react with most types of carbon-containing raw materials (coals, lignocellulosic materials, pitches, etc.), as well as with most pure carbon materials (carbon fibers, carbon nanofibers and carbon nanotubes). This reaction occurs via a solid-liquid redox reaction in which both hydroxides (NaOH or KOH) are converted to the following main products: hydrogen, alkaline metals and alkaline carbonates, as a result of the carbon precursor oxidation. By controlling this reaction, and after a suitable washing process, good quality activated carbons (ACs), a classical type of porous materials, can be prepared. Such carbon activation by hydroxides, known since long time ago, continues to be under research due to the unique properties of the resulting activated carbons. They have promising high porosity developments and interesting pore size distributions. These two properties are important for new applications such as gas storage (e.g., natural gas or hydrogen), capture, storage and transport of carbon dioxide, electricity storage demands (EDLC-supercapacitors-) or pollution control. Because these applications require new and superior quality activated carbons, there is no doubt that among the different existing activating processes, the one based on the chemical reaction between the carbon precursor and the alkaline hydroxide (NaOH or KOH) gives the best activation results. The present article covers different aspects of the activation by hydroxides, including the characteristics of the resulting activated carbons and their performance in some environment-related applications. The following topics are discussed: i) variables of the preparation method, such as the nature of the hydroxide, the type of carbon precursor, the hydroxide/carbon precursor ratio, the mixing procedure of carbon precursor and hydroxide (impregnation of the precursor with a hydroxide solution or mixing both, hydroxide and carbon precursor, as solids), or the temperature and time of the reaction are discussed, analyzing their effect on the resulting porosity; ii) analysis of the main reactions occurring during the activation process, iii) comparative analysis of the porosity development obtained from different activation processes (e.g., CO2, steam, phosphoric acid and hydroxides activation); and iv) performance of the prepared activated carbon materials on a few applications, such as VOC removal, electricity and gas storages.