Statistical modelling of extreme rainfall in Madeira Island

Extreme rainfall events have triggered a significant number of flash floods in Madeira Island along its past and recent history. Madeira is a volcanic island where the spatial rainfall distribution is strongly affected by its rugged topography. In this thesis, annual maximum of daily rainfall data from 25 rain gauge stations located in Madeira Island were modelled by the generalised extreme value distribution. Also, the hypothesis of a Gumbel distribution was tested by two methods and the existence of a linear trend in both distributions parameters was analysed. Estimates for the 50– and 100–year return levels were also obtained. Still in an univariate context, the assumption that a distribution function belongs to the domain of attraction of an extreme value distribution for monthly maximum rainfall data was tested for the rainy season. The available data was then analysed in order to find the most suitable domain of attraction for the sampled distribution. In a different approach, a search for thresholds was also performed for daily rainfall values through a graphical analysis. In a multivariate context, a study was made on the dependence between extreme rainfall values from the considered stations based on Kendall’s τ measure. This study suggests the influence of factors such as altitude, slope orientation, distance between stations and their proximity of the sea on the spatial distribution of extreme rainfall. Groups of three pairwise associated stations were also obtained and an adjustment was made to a family of extreme value copulas involving the Marshall–Olkin family, whose parameters can be written as a function of Kendall’s τ association measures of the obtained pairs.

Mutational analysis of the GAP-related domain of the neurofibromatosis type 1 gene in Brazilian NF1 patients

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Basins of attraction changes by amplitude constraining of oscillators with limited power supply

We investigate the dynamics of a Duffing oscillator driven by a limited power supply, such that the source of forcing is considered to be another oscillator, coupled to the first one. The resulting dynamics come from the interaction between both systems. Moreover, the Duffing oscillator is subjected to collisions with a rigid wall (amplitude constraint). Newtonian laws of impact are combined with the equations of motion of the two coupled oscillators. Their solutions in phase space display periodic (and chaotic) attractors, whose amplitudes, especially when they are too large, can be controlled by choosing the wall position in suitable ways. Moreover, their basins of attraction are significantly modified, with effects on the final state system sensitivity. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Phase transitions and interface phenomena in the cryogenic temperature domain of a niobate nanostructured ceramic

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Basin of attraction of a cusp-fold singularity in 3D piecewise smooth vector fields

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Multicentric Carpotarsal Osteolysis Is Caused by Mutations Clustering in the Amino-Terminal Transcriptional Activation Domain of MAFB

Multicentric carpotarsal osteolysis (MCTO) is a rare skeletal dysplasia characterized by aggressive osteolysis, particularly affecting the carpal and tarsal bones, and is frequently associated with progressive renal failure. Using exome capture and next-generation sequencing in five unrelated simplex cases of MCTO, we identified previously unreported missense mutations clustering within a 51 base pair region of the single exon of MAFB, validated by Sanger sequencing. A further six unrelated simplex cases with MCTO were also heterozygous for previously unreported mutations within this same region, as were affected members of two families with autosomal-dominant MCTO. MAFB encodes a transcription factor that negatively regulates RANKL-induced osteoclastogenesis and is essential for normal renal development. Identification of this gene paves the way for development of novel therapeutic approaches for this crippling disease and provides insight into normal bone and kidney development.

Targeting the Transposase Domain of the DNA Repair Component Metnase to Enhance Chemotherapy

Previous studies have shown that the DNA repair component Metnase (SETMAR) mediates resistance to DNA damaging cancer chemotherapy. Metnase has a nuclease domain that shares homology with the Transposase family. We therefore virtually screened the tertiary Metnase structure against the 550,000 compound ChemDiv library to identify small molecules that might dock in the active site of the transposase nuclease domain of Metnase. We identified eight compounds as possible Metnase inhibitors. Interestingly, among these candidate inhibitors were quinolone antibiotics and HIV integrase inhibitors, which share common structural features. Previous reports have described possible activity of quinolones as antineoplastic agents. Therefore, we chose the quinolone ciprofloxacin for further study, based on its wide clinical availability and low toxicity. We found that ciprofloxacin inhibits the ability of Metnase to cleave DNA and inhibits Metnase-dependent DNA repair. Ciprofloxacin on its own did not induce DNA damage, but it did reduce repair of chemotherapy-induced DNA damage. Ciprofloxacin increased the sensitivity of cancer cell lines and a xenograft tumor model to clinically relevant chemotherapy. These studies provide a mechanism for the previously postulated antineoplastic activity of quinolones, and suggest that ciprofloxacin might be a simple yet effective adjunct to cancer chemotherapy. Cancer Res; 72(23); 6200-8. (C) 2012 AACR.

Characterization of Stability Region for General Autonomous Nonlinear Dynamical Systems

The existing characterization of stability regions was developed under the assumption that limit sets on the stability boundary are exclusively composed of hyperbolic equilibrium points and closed orbits. The characterizations derived in this technical note are a generalization of existing results in the theory of stability regions. A characterization of the stability boundary of general autonomous nonlinear dynamical systems is developed under the assumption that limit sets on the stability boundary are composed of a countable number of disjoint and indecomposable components, which can be equilibrium points, closed orbits, quasi-periodic solutions and even chaotic invariant sets.

Biochemical analysis of the phosphatase domain of the human soluble epoxide hydrolase (sEH)

Die lösliche Epoxidhydrolase (sEH) gehört zur Familie der Epoxidhydrolase-Enzyme. Die Rolle der sEH besteht klassischerweise in der Detoxifikation, durch Umwandlung potenziell schädlicher Epoxide in deren unschädliche Diol-Form. Hauptsächlich setzt die sEH endogene, der Arachidonsäure verwandte Signalmoleküle, wie beispielsweise die Epoxyeicosatrienoic acid, zu den entsprechenden Diolen um. Daher könnte die sEH als ein Zielenzym in der Therapie von Bluthochdruck und Entzündungen sowie diverser anderer Erkrankungen eingesetzt werden. rnDie sEH ist ein Homodimer, in dem jede Untereinheit aus zwei Domänen aufgebaut ist. Das katalytische Zentrum der Epoxidhydrolaseaktivität befindet sich in der 35 kD großen C-terminalen Domäne. Dieser Bereich der sEH s wurde bereits im Detail untersucht und nahezu alle katalytischen Eigenschaften des Enzyms sowie deren dazugehörige Funktionen sind in Zusammenhang mit dieser Domäne bekannt. Im Gegensatz dazu ist über die 25 kD große N-terminale Domäne wenig bekannt. Die N-terminale Domäne der sEH wird zur Haloacid Dehalogenase (HAD) Superfamilie von Hydrolasen gezählt, jedoch war die Funktion dieses N-terminal Domäne lange ungeklärt. Wir haben in unserer Arbeitsgruppe zum ersten Mal zeigen können, dass die sEH in Säugern ein bifunktionelles Enzym ist, welches zusätzlich zur allgemein bekannten Enzymaktivität im C-terminalen Bereich eine weitere enzymatische Funktion mit Mg2+-abhängiger Phosphataseaktivität in der N-terminalen Domäne aufweist. Aufgrund der Homologie der N-terminalen Domäne mit anderen Enzymen der HAD Familie wird für die Ausübung der Phosphatasefunktion (Dephosphorylierung) eine Reaktion in zwei Schritten angenommen.rnUm den katalytischen Mechanismus der Dephosphorylierung weiter aufzuklären, wurden biochemische Analysen der humanen sEH Phosphatase durch Generierung von Mutationen im aktiven Zentrum mittels ortsspezifischer Mutagenese durchgeführt. Hiermit sollten die an der katalytischen Aktivität beteiligten Aminosäurereste im aktiven Zentrum identifiziert und deren Rolle bei der Dephosphorylierung spezifiziert werden. rnrnAuf Basis der strukturellen und möglichen funktionellen Ähnlichkeiten der sEH und anderen Mitgliedern der HAD Superfamilie wurden Aminosäuren (konservierte und teilweise konservierte Aminosäuren) im aktiven Zentrum der sEH Phosphatase-Domäne als Kandidaten ausgewählt.rnVon den Phosphatase-Domäne bildenden Aminosäuren wurden acht ausgewählt (Asp9 (D9), Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124), Lys160 (K160), Asp184 (D184), Asp185 (D185), Asn189 (N189)), die mittels ortsspezifischer Mutagenese durch nicht funktionelle Aminosäuren ausgetauscht werden sollten. Dazu wurde jede der ausgewählten Aminosäuren durch mindestens zwei alternative Aminosäuren ersetzt: entweder durch Alanin oder durch eine Aminosäure ähnlich der im Wildtyp-Enzym. Insgesamt wurden 18 verschiedene rekombinante Klone generiert, die für eine mutante sEH Phosphatase Domäne kodieren, in dem lediglich eine Aminosäure gegenüber dem Wildtyp-Enzym ersetzt wurde. Die 18 Mutanten sowie das Wildtyp (Sequenz der N-terminalen Domäne ohne Mutation) wurden in einem Expressionsvektor in E.coli kloniert und die Nukleotidsequenz durch Restriktionsverdau sowie Sequenzierung bestätigt. Die so generierte N-terminale Domäne der sEH (25kD Untereinheit) wurde dann mittels Metallaffinitätschromatographie erfolgreich aufgereinigt und auf Phosphataseaktivität gegenüber des allgemeinen Substrats 4-Nitophenylphosphat getestet. Diejenigen Mutanten, die Phosphataseaktivität zeigten, wurden anschließend kinetischen Tests unterzogen. Basiered auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen wurden kinetische Parameter mittels vier gut etablierter Methoden berechnet und die Ergebnisse mit der „direct linear blot“ Methode interpretiert. rnDie Ergebnisse zeigten, dass die meisten der 18 generierten Mutanten inaktiv waren oder einen Großteil der Enzymaktivität (Vmax) gegenüber dem Wildtyp verloren (WT: Vmax=77.34 nmol-1 mg-1 min). Dieser Verlust an Enzymaktivität ließ sich nicht durch einen Verlust an struktureller Integrität erklären, da der Wildtyp und die mutanten Proteine in der Chromatographie das gleiche Verhalten zeigten. Alle Aminosäureaustausche Asp9 (D9), Lys160 (K160), Asp184 (D184) und Asn189 (N189) führten zum kompletten Verlust der Phosphataseaktivität, was auf deren katalytische Funktion im N-terminalen Bereich der sEH hindeutet. Bei einem Teil der Aminosäureaustausche die für Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124) und Asn185 (D185) durchgeführt wurden, kam es, verglichen mit dem Wildtyp, zu einer starken Reduktion der Phosphataseaktivität, die aber dennoch für die einzelnen Proteinmutanten in unterschiedlichem Ausmaß zu messen war (2 -10% and 40% of the WT enzyme activity). Zudem zeigten die Mutanten dieser Gruppe veränderte kinetische Eigenschaften (Vmax allein oder Vmax und Km). Dabei war die kinetische Analyse des Mutanten Asp11  Asn aufgrund der nur bei dieser Mutanten detektierbaren starken Vmax Reduktion (8.1 nmol-1 mg-1 min) und einer signifikanten Reduktion der Km (Asp11: Km=0.54 mM, WT: Km=1.3 mM), von besonderem Interesse und impliziert eine Rolle von Asp11 (D11) im zweiten Schritt der Hydrolyse des katalytischen Zyklus.rnZusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass alle in dieser Arbeit untersuchten Aminosäuren für die Phosphataseaktivität der sEH nötig sind und das aktive Zentrum der sEH Phosphatase im N-terminalen Bereich des Enzyms bilden. Weiterhin tragen diese Ergebnisse zur Aufklärung der potenziellen Rolle der untersuchten Aminosäuren bei und unterstützen die Hypothese, dass die Dephosphorylierungsreaktion in zwei Schritten abläuft. Somit ist ein kombinierter Reaktionsmechanismus, ähnlich denen anderer Enzyme der HAD Familie, für die Ausübung der Dephosphorylierungsfunktion denkbar. Diese Annahme wird gestützt durch die 3D-Struktur der N-terminalen Domäne, den Ergebnissen dieser Arbeit sowie Resultaten weiterer biochemischer Analysen. Der zweistufige Mechanismus der Dephosphorylierung beinhaltet einen nukleophilen Angriff des Substratphosphors durch das Nukleophil Asp9 (D9) des aktiven Zentrums unter Bildung eines Acylphosphat-Enzym-Zwischenprodukts, gefolgt von der anschließenden Freisetzung des dephosphorylierten Substrats. Im zweiten Schritt erfolgt die Hydrolyse des Enzym-Phosphat-Zwischenprodukts unterstützt durch Asp11 (D11), und die Freisetzung der Phosphatgruppe findet statt. Die anderen untersuchten Aminosäuren sind an der Bindung von Mg 2+ und/oder Substrat beteiligt. rnMit Hilfe dieser Arbeit konnte der katalytischen Mechanismus der sEH Phosphatase weiter aufgeklärt werden und wichtige noch zu untersuchende Fragestellungen, wie die physiologische Rolle der sEH Phosphatase, deren endogene physiologische Substrate und der genaue Funktionsmechanismus als bifunktionelles Enzym (die Kommunikation der zwei katalytischen Einheiten des Enzyms) wurden aufgezeigt und diskutiert.rn

The lectin-like domain of tumor necrosis factor improves lung function after rat lung transplantation--potential role for a reduction in reactive oxygen species generation

To test the hypothesis that the lectin-like domain of tumor necrosis factor, mimicked by the TIP peptide, can improve lung function after unilateral orthotopic lung isotransplantation. Because of a lack of a specific treatment for ischemia reperfusion-mediated lung injury, accompanied by a disrupted barrier integrity and a dysfunctional alveolar liquid clearance, alternative therapies restoring these parameters after lung transplantation are required.

Patient with syncope and LQTS carrying a mutation in the PAS domain of the hERG1 channel

We report the case of a woman with syncope and persistently prolonged QTc interval. Screening of congenital long QT syndrome (LQTS) genes revealed that she was a heterozygous carrier of a novel KCNH2 mutation, c.G238C. Electrophysiological and biochemical characterizations unveiled the pathogenicity of this new mutation, displaying a 2-fold reduction in protein expression and current density due to a maturation/trafficking-deficient mechanism. The patient's phenotype can be fully explained by this observation. This study illustrates the importance of performing genetic analyses and mutation characterization when there is a suspicion of congenital LQTS. Identifying mutations in the PAS domain or other domains of the hERG1 channel and understanding their effect may provide more focused and mutation-specific risk assessment in this population.

Plectin interacts with the rod domain of type III intermediate filament proteins desmin and vimentin

Plectin is a versatile cytolinker protein critically involved in the organization of the cytoskeletal filamentous system. The muscle-specific intermediate filament (IF) protein desmin, which progressively replaces vimentin during differentiation of myoblasts, is one of the important binding partners of plectin in mature muscle. Defects of either plectin or desmin cause muscular dystrophies. By cell transfection studies, yeast two-hybrid, overlay and pull-down assays for binding analysis, we have characterized the functionally important sequences for the interaction of plectin with desmin and vimentin. The association of plectin with both desmin and vimentin predominantly depended on its fifth plakin repeat domain and downstream linker region. Conversely, the interaction of desmin and vimentin with plectin required sequences contained within the segments 1A-2A of their central coiled-coil rod domain. This study furthers our knowledge of the interaction between plectin and IF proteins important for maintenance of cytoarchitecture in skeletal muscle. Moreover, binding of plectin to the conserved rod domain of IF proteins could well explain its broad interaction with most types of IFs.

Comparison of objectively measured motor behavior with ratings of the motor behavior domain of the Bern Psychopathology Scale (BPS) in schizophrenia

Motor symptoms in schizophrenia occur frequently and are relevant to diagnosis and antipsychotic therapy. To date motor symptoms are difficult to assess and their pathobiology is a widely unresolved issue. The Bern Psychopathology Scale for the assessment of system-specific psychotic symptoms (BPS) was designed to identify homogenous patient groups by focusing on three domains: language, affectivity and motor behavior. The present study aimed to validate the motor behavior domain of the BPS using wrist actigraphy. In total, 106 patients were rated with the BPS and underwent 24 h continuous actigraphy recording. The ratings of the global severity of the motor behavior domain (GSM) as well as the quantitative and the subjective items of the motor behavior domain of the BPS were significantly associated with actigraphic variables. In contrast, the qualitative items of the motor domain failed to show an association with actigraphy. Likewise, scores of the language and the affectivity domains were not related to actigraphic measures. In conclusion, we provided substantial external validity for global, quantitative and subjective ratings of the BPS motor behavior domain. Thus, the BPS is suitable to assess the dimension of quantitative motor behavior in the schizophrenia spectrum.