Brownian flocculation of polymer colloids in the presence of a secondary minimum

Most analyses of Brownian flocculation apply to conditions where London–van der Waals attractive forces cause particles to be strongly bound in a deep interparticle potential well. In this paper, results are reported that show the interaction between primary- and secondary-minimum flocculation when the interparticle potential curve reflects both attractive and electrostatic repulsive forces. The process is highly time-dependent because of transfer of particles from secondary- to primary-minimum flocculation. Essential features of the analysis are corroborated by experiments with 0.80-μm polystyrene spheres suspended in aqueous solutions of NaCl over a range of ionic strengths. In all cases, experiments were restricted to the initial stage of coagulation, where singlets and doublets predominate.

Formation of a GNRA tetraloop in P5abc can disrupt an interdomain interaction in the Tetrahymena group I ribozyme

The secondary structure of a truncated P5abc subdomain (tP5abc, a 56-nucleotide RNA) of the Tetrahymena thermophila group I intron ribozyme changes when its tertiary structure forms. We have now used heteronuclear NMR spectroscopy to determine its conformation in solution. The tP5abc RNA that contains only secondary structure is extended compared with the tertiary folded form; both forms coexist in slow chemical exchange (the interconversion rate constant is slower than 1 s−1) in the presence of magnesium. Kinetic experiments have shown that tertiary folding of the P5abc subdomain is one of the earliest folding transitions in the group I intron ribozyme, and that it leads to a metastable misfolded intermediate. Previous mutagenesis studies suggest that formation of the extended P5abc structure described here destabilize a misfolded intermediate. This study shows that the P5abc RNA subdomain containing a GNRA tetraloop in P5c (in contrast to the five-nucleotide loop P5c in the tertiary folded ribozyme) can disrupt the base-paired interdomain (P14) interaction between P5c and P2.

The specificity of the secondary DNA binding site of RecA protein defines its role in DNA strand exchange.

The RecA protein-single-stranded DNA (ssDNA) filament can bind a second DNA molecule. Binding of ssDNA to this secondary site shows specificity, in that polypyrimidinic DNA binds to the RecA protein-ssDNA filament with higher affinity than polypurinic sequences. The affinity of ssDNA, which is identical in sequence to that bound in the primary site, is not always greater than that of nonhomologous DNA. Moreover, this specificity of DNA binding does not depend on the sequence of the DNA bound to the RecA protein primary site. We conclude that the specificity reflects an intrinsic property of the secondary site of RecA protein rather than an interaction between DNa molecules within nucleoprotein filament--i.e., self-recognition. The secondary DNA binding site displays a higher affinity for ssDNA than for double-stranded DNA, and the binding of ssDNA to the secondary site strongly inhibits DNA strand exchange. We suggest that the secondary binding site has a dual role in DNA strand exchange. During the homology search, it binds double-stranded DNA weakly; upon finding local homology, this site binds, with higher affinity, the ssDNA strand that is displaced during DNA strand exchange. These characteristics facilitate homologous pairing, promote stabilization of the newly formed heteroduplex DNA, and contribute to the directionality of DNA strand exchange.

Targeting nucleic acid secondary structures by antisense oligonucleotides designed through in vitro selection.

Using an in vitro selection approach, we have isolated oligonucleotides that can bind to a DNA hairpin structure. Complex formation of these oligonucleotides with the target hairpin involves some type of triple-stranded structure with noncanonical interaction, as indicated by bandshift assays and footprinting studies. The selected oligomers can block restriction endonuclease cleavage of the target hairpin in a sequence-specific manner. We demonstrate that in vitro selection can extend the antisense approach to functional targeting of secondary structure motifs. This could provide a basis for interfering with regulatory processes mediated by a variety of nucleic acid structures.

Genetic and comparative analyses reveal an alternative secondary structure in the region of nt 912 of Escherichia coli 16S rRNA.

Mutations at position 912 of Escherichia coli 16S rRNA result in two notable phenotypes. The C-->U transition confers resistance to streptomycin, a translational-error-inducing antibiotic, while a C-->G transversion causes marked retardation of cell growth rate. Starting with the slow-growing G912 mutant, random mutagenesis was used to isolate a second site mutation that restored growth nearly to the wild-type rate. The second site mutation was identified as a G-->C transversion at position 885 in 16S rRNA. Cells containing the G912 mutation had an increased doubling time, abnormal sucrose gradient ribosome/subunit profile, increased sensitivity to spectinomycin, dependence upon streptomycin for growth in the presence of spectinomycin, and slower translation rate, whereas cells with the G912/C885 double mutation were similar to wild type in these assays. Comparative analysis showed there was significant covariation between positions 912 and 885. Thus the second-site suppressor analysis, the functional assays, and the comparative data suggest that the interaction between nt 912 and nt 885 is conserved and necessary for normal ribosome function. Furthermore, the comparative data suggest that the interaction extends to include G885-G886-G887 pairing with C912-U911-C910. An alternative secondary structure element for the central domain of 16S rRNA is proposed.

Multiple N-acyl-L-homoserine lactone signal molecules regulate production of virulence determinants and secondary metabolites in Pseudomonas aeruginosa.

Pseudomonas aeruginosa produces a spectrum of exoproducts many of which have been implicated in the pathogenesis of human infection. Expression of some of these factors requires cell-cell communication involving the interaction of a small diffusible molecule, an "autoinducer," with a positive transcriptional activator. In P. aeruginosa PAO1, LasI directs the synthesis of the autoinducer N-(3-oxododecanoyl)-L-homoserine lactone (OdDHL), which activates the positive transcriptional activator, LasR. Recently, we have discovered a second signaling molecule-based modulon in PAO1, termed vsm, which contains the genes vsmR and vsmI. Using HPLC, mass spectrometry, and NMR spectroscopy we now establish that in Escherichia coli, VsmI directs the synthesis of N-butanoyl-L-homoserine lactone (BHL) and N-hexanoyl-L-homoserine lactone (HHL). These compounds are present in the spent culture supernatants of P. aeruginosa in a molar ratio of approximately 15:1 and their structures were unequivocally confirmed by chemical synthesis. Addition of either BHL or HHL to PAN067, a pleiotropic P. aeruginosa mutant unable to synthesize either of these autoinducers, restored elastase, chitinase, and cyanide production. In E. coli carrying a vsmR/vsmI'::lux transcriptional fusion, BHL and HHL activated VsmR to a similar extent. Analogues of these N-acyl-L-homoserine lactones in which the N-acyl side chain has been extended and/or oxidized at the C-3 position exhibit substantially lower activity (e.g., OdDHL) or no activity (e.g., dDHL) in this lux reporter assay. These data indicate that multiple families of quorum sensing modulons interactively regulate gene expression in P. aeruginosa.

Pleasant sweeping grooming touch in rhesus monkey: effects on autonomic nervous system and its codification in posterior insular and secondary somatosensory cortex

Il tatto assume un'importanza fondamentale nella vita quotidiana, in quanto ci permette di discriminare le caratteristiche fisiche di un oggetto specifico, di identificarlo e di eventualmente integrare le suddette informazioni tattili con informazioni provenienti da altri canali sensoriali. Questa è la componente sensoriale-discriminativa del tatto. Tuttavia quotidianamente il tatto assume un ruolo fondamentale durante le diverse interazioni sociali, positive, come quando abbracciamo o accarezziamo una persona con cui abbiamo un rapporto affettivo e negative, per esempio quando allontaniamo una persona estranea dal nostro spazio peri-personale. Questa componente è la cosiddetta dimensione affettiva-motivazionale, la quale determina la codifica della valenza emotiva che l'interazione assume. Questa componente ci permette di creare, mantenere o distruggere i legami sociali in relazione al significato che il tocco assume durante l'interazione. Se per esempio riceviamo una carezza da un familiare, questa verrà percepita come piacevole e assumerà un significato affiliativo. Questo tipo di tocco è comunente definito come Tocco Sociale (Social Touch). Gli aspetti discriminativi del tatto sono stati ben caratterizzati, in quanto storicamente, il ruolo del tatto è stato considerato quello di discriminare le caratteristiche di ciò che viene toccato, mentre gli aspetti affettivi sono stati solo recentemente indagati considerando la loro importanza nelle interazioni sociali. Il tocco statico responsabile dell'aspetto discriminante attiva a livello della pelle le grandi fibre mieliniche (Aβ), modulando a livello del sistema nervoso centrale le cortecce sensoriali, sia primarie che secondarie. Questo permette la codifica a livello del sistema nervoso centrale delle caratteristiche fisiche oggettive degli oggetti toccati. Studi riguardanti le caratteristiche del tocco affiliativo sociale hanno messo in evidenza che suddetta stimolazione tattile 1) è un particolare tocco dinamico che avviene sul lato peloso delle pelle con una velocità di 1-10 cm/sec; 2) attiva le fibre amieliniche (fibre CT o C-LTMRs); 3) induce positivi effetti autonomici, ad esempio la diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca; e 4) determina la modulazione di regioni cerebrali coinvolte nella codifica del significato affiliativo dello stimolo sensoriale periferico, in particolare la corteccia insulare. Il senso del tatto, con le sue due dimensioni discriminativa e affiliativa, è quotidianamente usato non solo negli esseri umani, ma anche tra i primati non umani. Infatti, tutti i primati non umani utilizzano la componente discriminativa del tatto per identificare gli oggetti e il cibo e l'aspetto emotivo durante le interazioni sociali, sia negative come durante un combattimento, che positive, come durante i comportamenti affiliativi tra cui il grooming. I meccanismi di codifica della componente discriminativa dei primati non umani sono simili a quelli umani. Tuttavia, si conosce ben poco dei meccanismi alla base della codifica del tocco piacevole affiliativo. Pur essendo ben noto che i meccanorecettori amilienici C-LTMRs sono presenti anche sul lato peloso della pelle dei primati non umani, attualmente non ci sono studi riguardanti la correlazione tra il tocco piacevole e la loro modulazione, come invece è stato ampiamente dimostrato nell'uomo. Recentemente è stato ipotizzato (Dunbar, 2010) il ruolo delle fibre C-LTMRs durante il grooming, in particolare durante il cosiddetto swepping. Il grooming è costituito da due azioni motorie, lo sweeping e il picking che vengono eseguite in modo ritmico. Durante lo sweeping la scimmia agente muove il pelo della scimmia ricevente con un movimento a mano aperta, per poter vedere il preciso punto della pelle dove eseguire il picking, ovvero dove prendere la pelle a livello della radice del pelo con le unghie dell'indice e del pollice e tirare per rimuovere parassiti o uova di parassiti e ciò che è rimasto incastrato nel pelo. Oltre il noto ruolo igenico, il grooming sembra avere anche una importante funzione sociale affiliativa. Come la carezza nella società umana, cosi il grooming tra i primati non umani è considerato un comportamento. Secondo l'ipotesi di Dunbar l'attivazione delle C-LTMRs avverrebbe durante lo sweeping e questo porta a supporre che lo sweeping, come la carezza umana, costituisca una componente affiliativa del grooming, determinando quindi a contribuire alla sua codifica come comportamento sociale. Fino ad ora non vi è però alcuna prova diretta a sostegno di questa ipotesi. In particolare, 1) la velocità cui viene eseguito lo sweeping è compatibile con la velocità di attivazione delle fibre CT nell'uomo e quindi con la velocità tipica della carezza piacevole di carattere sociale affiliativo (1-10 cm/sec)?; 2) lo sweeping induce la stessa modulazione del sistema nervoso autonomo in direzione della modulazione del sistema vagale, come il tocco piacevole nell'uomo, attraverso l'attivazione delle fibre CT?; 3) lo sweeping modula la corteccia insulare, cosi come il tocco piacevole viene codificato come affiliativo nell'uomo mediante le proiezioni delle fibre CT a livello dell'insula posteriore? Lo scopo del presente lavoro è quella di testare l'ipotesi di Dunbar sopra citata, cercando quindi di rispondere alle suddette domande. Le risposte potrebbero consentire di ipotizzare la somiglianza tra lo sweeping, caratteristico del comportamento affiliativo di grooming tra i primati non umani e la carezza. In particolare, abbiamo eseguito 4 studi pilota. Nello Studio 1 abbiamo valutato la velocità con cui viene eseguito lo sweeping tra scimmie Rhesus, mediante una analisi cinematica di video registrati tra un gruppo di scimmie Rhesus. Negli Studi 2 e 3 abbiamo valutato gli effetti sul sistema nervoso autonomo dello sweeping eseguito dallo sperimentatore su una scimmia Rhesus di sesso maschile in una tipica situazione sperimentale. La stimolazione tattile è stata eseguita a diverse velocità, in accordo con i risultati dello Studio 1 e degli studi umani che hanno dimostrato la velocità ottimale e non ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs. In particolare, nello Studio 2 abbiamo misurato la frequenza cardiaca e la variabilità di questa, come indice della modulatione vagale, mentre nello Studio 3 abbiamo valutato gli effetti dello sweeping sul sistema nervoso autonomo in termini di variazioni di temperatura del corpo, nello specifico a livello del muso della scimmia. Infine, nello Studio 4 abbiamo studiato il ruolo della corteccia somatosensoriale secondaria e insulare nella codifica dello sweeping. A questo scopo abbiamo eseguito registrazioni di singoli neuroni mentre la medesima scimmia soggetto sperimentale dello Studio 2 e 3, riceveva lo sweeping a due velocità, una ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs secondo gli studi umani e i risultati dei tre studi sopra citati, ed una non ottimale. I dati preliminari ottenuti, dimostrano che 1) (Studio 1) lo sweeping tra scimmie Rhesus viene eseguito con una velocità media di 9.31 cm/sec, all'interno dell'intervallo di attivazione delle fibre CT nell'uomo; 2) (Studio 2) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina una diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca se eseguito alla velocità di 5 e 10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 1 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina l'aumento della frequenza cardiaca e la diminuzione della variabilità di questa, quindi il decremento dell'attivazione del sistema nervoso parasimpatico; 3) (Studio 3) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina l'aumento della temperatura corporea a livello del muso della scimmia se eseguito alla velocità di 5-10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 5 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina la diminuzione della temperatura del muso; 4) (Studio 4) la corteccia somatosensoriale secondaria e la corteccia insulare posteriore presentano neuroni selettivamente modulati durante lo sweeping eseguito ad una velocità di 5-13 cm/sec ma non neuroni selettivi per la codifica della velocità dello sweeping minore di 5 cm/sec. Questi risultati supportano l'ipotesi di Dunbar relativa al coinvolgimento delle fibre CT durante lo sweeping. Infatti i dati mettono in luce che lo sweeping viene eseguito con una velocità (9.31 cm/sec), simile a quella di attivazione delle fibre CT nell'uomo (1-10 cm/sec), determina gli stessi effetti fisiologici positivi in termini di frequenza cardiaca (diminuzione) e variabilità della frequenza cardiaca (incremento) e la modulazione delle medesime aree a livello del sistema nervoso centrale (in particolare la corteccia insulare). Inoltre, abbiamo dimostrato per la prima volta che suddetta stimolazione tattile determina l'aumento della temperatura del muso della scimmia. Il presente studio rappresenta la prima prova indiretta dell'ipotesi relativa alla modulazione del sistema delle fibre C-LTMRs durante lo sweeping e quindi della codifica della stimolazione tattile piacevole affiliativa a livello del sistema nervoso centrale ed autonomo, nei primati non umani. I dati preliminari qui presentati evidenziano la somiglianza tra il sistema delle fibre CT dell'uomo e del sistema C-LTMRs nei primati non umano, riguardanti il Social Touch. Nonostante ciò abbiamo riscontrato alcune discrepanze tra i risultati da noi ottenuti e quelli invece ottenuti dagli studi umani. La velocità media dello sweeping è di 9.31 cm / sec, rasente il limite superiore dell’intervallo di velocità che attiva le fibre CT nell'uomo. Inoltre, gli effetti autonomici positivi, in termini di battito cardiaco, variabilità della frequenza cardiaca e temperatura a livello del muso, sono stati evidenziati durante lo sweeping eseguito con una velocità di 5 e 10 cm/sec, quindi al limite superiore dell’intervallo ottimale che attiva le fibre CT nell’uomo. Al contrario, lo sweeping eseguito con una velocità inferiore a 5 cm/sec e superiore a 10 cm/sec determina effetti fisiologici negativo. Infine, la corteccia insula sembra essere selettivamente modulata dallo stimolazione eseguita alla velocità di 5-13 cm/sec, ma non 1-5 cm/sec. Quindi, gli studi sul sistema delle fibre CT nell’uomo hanno dimostrato che la velocità ottimale è 1-10 cm/sec, mentre dai nostri risultati la velocità ottimale sembra essere 5-13 cm / sec. Quindi, nonostante l'omologia tra il sistema delle fibre CT nell'umano deputato alla codifica del tocco piacevole affiliativo ed il sistema delle fibre C-LTMRs nei primati non umani, ulteriori studi saranno necessari per definire con maggiore precisione la velocità ottimale di attivazione delle fibre C-LTMR e per dimostrare direttamente la loro attivazione durante lo sweeping, mediante la misurazione diretta della loro modulazione. Studi in questa direzione potranno confermare l'omologia tra lo sweeping in qualità di tocco affiliativo piacevole tra i primati non umani e la carezza tra gli uomini. Infine, il presente studio potrebbe essere un importante punto di partenza per esplorare il meccanismo evolutivo dietro la trasformazione dello sweeping tra primati non umani, azione utilitaria eseguita durante il grooming, a carezza, gesto puramente affiliativo tra gli uomini.

Examining the Relationship Between Secondary Traumatic Stress and Sickness Absenteeism within 9-1-1 Emergency Call Centers

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Molecular basis of intramolecular electron transfer in sulfite-oxidizing enzymes is revealed by high resolution structure of a heterodimeric complex of the catalytic molybdopterin subunit and a c-type cytochrome subunit

Sulfite-oxidizing molybdoenzymes convert the highly reactive and therefore toxic sulfite to sulfate and have been identified in insects, animals, plants, and bacteria. Although the well studied enzymes from higher animals serve to detoxify sulfite that arises from the catabolism of sulfur-containing amino acids, the bacterial enzymes have a central role in converting sulfite formed during dissimilatory oxidation of reduced sulfur compounds. Here we describe the structure of the Starkeya novella sulfite dehydrogenase, a heterodimeric complex of the catalytic molybdopterin subunit and a c-type cytochrome subunit, that reveals the molecular mechanism of intramolecular electron transfer in sulfite-oxidizing enzymes. The close approach of the two redox centers in the protein complex (Mo-Fe distance 16.6 angstrom) allows for rapid electron transfer via tunnelling or aided by the protein environment. The high resolution structure of the complex has allowed the identification of potential through-bond pathways for electron transfer including a direct link via Arg-55A and/or an aromatic-mediated pathway. A potential site of electron transfer to an external acceptor cytochrome c was also identified on the SorB subunit on the opposite side to the interaction with the catalytic SorA subunit.

Direct protein interaction underlies gene-for-gene specificity and coevolution of the flax resistance genes and flax rust avirulence genes

Plant resistance proteins (R proteins) recognize corresponding pathogen avirulence (Avr) proteins either indirectly through detection of changes in their host protein targets or through direct R-Avr protein interaction. Although indirect recognition imposes selection against Avr effector function, pathogen effector molecules recognized through direct interaction may overcome resistance through sequence diversification rather than loss of function. Here we show that the flax rust fungus AvrLS67 genes, whose products are recognized by the L5, L6, and L7 R proteins of flax, are highly diverse, with 12 sequence variants identified from six rust strains. Seven AvrL567 variants derived from Avr alleles induce necrotic responses when expressed in flax plants containing corresponding resistance genes (R genes), whereas five variants from avr alleles do not. Differences in recognition specificity between AvA567 variants and evidence for diversifying selection acting on these genes suggest they have been involved in a gene-specific arms race with the corresponding flax R genes. Yeast two-hybrid assays indicate that recognition is based on direct R-Avr protein interaction and recapitulate the interaction specificity observed in planta. Biochemical analysis of Escherichia coli-produced AvrL567 proteins shows that variants that escape recognition nevertheless maintain a conserved structure and stability, suggesting that the amino acid sequence differences directly affect the R-Avr protein interaction. We suggest that direct recognition associated with high genetic diversity at corresponding R and Avr gene loci represents an alternative outcome of plant-pathogen coevolution to indirect recognition associated with simple balanced polymorphisms for functional and nonfunctional R and Avr genes.

Regulation of Rab5 GTPase activity during Pseudomonas aeruginosa-macrophage interaction

Pseudomonas aeruginosa is a Gram-negative opportunistic pathogen. Several antibiotic resistant strains of P. aeruginosa are commonly found as secondary infection in immune-compromised patients leaving significant mortality and healthcare cost. Pseudomonas aeruginosa successfully avoids the process of phagocytosis, the first line of host defense, by secreting several toxic effectors. Effectors produced from P. aeruginosa Type III secretion system are critical molecules required to disrupt mammalian cell signaling and holds particular interest to the scientists studying host-pathogen interaction. Exoenzyme S (ExoS) is a bi-functional Type III effector that ADP-ribosylates several intracellular Ras (Rat sarcoma) and Rab (Response to abscisic acid) small GTPases in targeted host cells. The Rab5 protein acts as a rate limiting protein during phagocytosis by switching from a GDP- bound inactive form to a GTP-bound active form. Activation and inactivation of Rab5 protein is regulated by several Rab5-GAPs (GTPase Activating Proteins) and Rab5-GEFs (Rab5-Guanine nucleotide Exchange Factors). Some pathogenic bacteria have shown affinity for Rab proteins during infection and make their way inside the cell. This dissertation demonstrated that Rab5 plays a critical role during early steps of P. aeruginosa invasion in J774-Eclone macrophages. It was found that live, but not heat inactivated, P. aeruginosa inhibited phagocytosis that occurred in conjunction with down-regulation of Rab5 activity. Inactivation of Rab5 was dependent on ExoS ADP-ribosyltransferase activity, and more than one arginine sites in Rab5 are possible targets for ADP-ribosylation modification. However, the expression of Rin1, but not other Rab5GEFs (Rabex-5 and Rap6) reversed this down-regulation of Rab5 in vivo. Further studies revealed that the C-terminus of Rin1 carrying Rin1:Vps9 and Rin1:RA domains are required for optimal Rab5 activation in conjunction with active Ras. These observations demonstrate a novel mechanism of Rab5 targeting to phagosome via Rin1 during the phagocytosis of P. aeruginosa. The second part of this dissertation investigated antimicrobial activities of Dehydroleucodine (DhL), a secondary metabolite from Artemisia douglasiana, against P. aeruginosa growth and virulence. Populations of several P. aeruginosa strains were completely susceptible to DhL at a concentration between 0.48~0.96 mg/ml and treatment at a threshold concentration (0.12 mg/ml) inhibited growth and many virulent activities without damaging the integrity of the cell suggesting anti-Pseudomonas activity of DhL.

Teaching morphology trough communicative approach and cooperative learning in Secondary Education: practical proposal

We will be presenting the following practical proposal that will consist of two sessions implemented with different courses of Secondary Education (ESO) of the Colegio Círculo Católico (Catholic School Group), located in the city of Burgos. Each session lasts 55 minutes. These sessions focus on the morphology of the Spanish language. Its design has been carried out by keeping in mind the theoretical basis of the communicative approach and cooperative learning.