A system for the construction of targeted unmarked gene deletions in the genus Burkholderia

Burkholderia species are extremely multidrug resistant, environmental bacteria with extraordinary bioremediation and biocontrol properties. At the same time, these bacteria cause serious opportunistic infections in vulnerable patient populations while some species can potentially be used as bioweapons. The complete DNA sequence of more than 10 Burkholderia genomes provides an opportunity to apply functional genomics to a collection of widely adaptable environmental bacteria thriving in diverse niches and establishing both symbiotic and pathogenic associations with many different organisms. However, extreme multidrug resistance hampers genetic manipulations in Burkholderia. We have developed and evaluated a mutagenesis system based on the homing endonuclease I-SceI to construct targeted, non-polar unmarked gene deletions in Burkholderia. Using the cystic fibrosis pathogen Burkholderia cenocepacia K56-2 as a model strain, we demonstrate this system allows for clean deletions of one or more genes within an operon and also the introduction of multiple deletions in the same strain. We anticipate this tool will have widespread environmental and biomedical applications, facilitating functional genomic studies and construction of safe strains for bioremediation and biocontrol, as well as clinical applications such as live vaccines for Burkholderia and other Gram-negative bacterial species.

Power and the Construction of Independence in ICTD Organizations

How do powerful vested interests continue to influence ICT for development (ICTD) projects? In this paper, instead of adopting a macro-level analysis, I take an in-depth, ethnographic approach to focus on work practices at one NGO involved in producing information and communication technologies for use in developing countries. Staff decisions at this NGO were influenced by particular powerful organizations, and I draw on theoretical insights from organization studies in order to understand this. The approach yields surprising results. Staff members appeared able to "stand back" from the pressures coming from donors and other influential parties, and to critically reflect upon these. Paradoxically, rather than fueling resistance, this sense of independence appeared to reinforce dependency on these powerful organizations. Moreover, the fact that this NGO was engaged in ICTD work further heightened these effects. This study extends existing understandings of how power operates within ICTD organizations, by highlighting the ways in which a sense of independence can paradoxically exacerbate donor influence over work activities.

Two-Stage Orthogonal Least Squares Methods for Neural Network Construction

A number of neural networks can be formulated as the linear-in-the-parameters models. Training such networks can be transformed to a model selection problem where a compact model is selected from all the candidates using subset selection algorithms. Forward selection methods are popular fast subset selection approaches. However, they may only produce suboptimal models and can be trapped into a local minimum. More recently, a two-stage fast recursive algorithm (TSFRA) combining forward selection and backward model refinement has been proposed to improve the compactness and generalization performance of the model. This paper proposes unified two-stage orthogonal least squares methods instead of the fast recursive-based methods. In contrast to the TSFRA, this paper derives a new simplified relationship between the forward and the backward stages to avoid repetitive computations using the inherent orthogonal properties of the least squares methods. Furthermore, a new term exchanging scheme for backward model refinement is introduced to reduce computational demand. Finally, given the error reduction ratio criterion, effective and efficient forward and backward subset selection procedures are proposed. Extensive examples are presented to demonstrate the improved model compactness constructed by the proposed technique in comparison with some popular methods.

Mechanisms of plant resistance to metal and metalloid ions and potential biotechnological applications

Metal and metalloid resistances in plant species and genotypes/accessions are becoming increasingly better understood at the molecular and physiological level. Much of the recent focus into metal resistances has been on hyperaccumulators as these are excellent systems to study resistances due to their very abnormal metal(loid) physiology and because of their biotechnological potential. Advances into the mechanistic basis of metal(loid) resistances have been made through the investigation of metal(loid) transporters, the construction of mutants with altered metal(loid) transport and metabolism, a better understanding of the genetic basis of resistance and hyperaccumulation and investigations into the role of metal(loid) ion chelators. This review highlights these recent advances. © Springer 2005.

Service composition for biomedical applications

A exigente inovação na área das aplicações biomédicas tem guiado a evolução das tecnologias de informação nas últimas décadas. Os desafios associados a uma gestão, integração, análise e interpretação eficientes dos dados provenientes das mais modernas tecnologias de hardware e software requerem um esforço concertado. Desde hardware para sequenciação de genes a registos electrónicos de paciente, passando por pesquisa de fármacos, a possibilidade de explorar com precisão os dados destes ambientes é vital para a compreensão da saúde humana. Esta tese engloba a discussão e o desenvolvimento de melhores estratégias informáticas para ultrapassar estes desafios, principalmente no contexto da composição de serviços, incluindo técnicas flexíveis de integração de dados, como warehousing ou federação, e técnicas avançadas de interoperabilidade, como serviços web ou LinkedData. A composição de serviços é apresentada como um ideal genérico, direcionado para a integração de dados e para a interoperabilidade de software. Relativamente a esta última, esta investigação debruçou-se sobre o campo da farmacovigilância, no contexto do projeto Europeu EU-ADR. As contribuições para este projeto, um novo standard de interoperabilidade e um motor de execução de workflows, sustentam a sucesso da EU-ADR Web Platform, uma plataforma para realizar estudos avançados de farmacovigilância. No contexto do projeto Europeu GEN2PHEN, esta investigação visou ultrapassar os desafios associados à integração de dados distribuídos e heterogéneos no campo do varíoma humano. Foi criada uma nova solução, WAVe - Web Analyses of the Variome, que fornece uma coleção rica de dados de variação genética através de uma interface Web inovadora e de uma API avançada. O desenvolvimento destas estratégias evidenciou duas oportunidades claras na área de software biomédico: melhorar o processo de implementação de software através do recurso a técnicas de desenvolvimento rápidas e aperfeiçoar a qualidade e disponibilidade dos dados através da adopção do paradigma de web semântica. A plataforma COEUS atravessa as fronteiras de integração e interoperabilidade, fornecendo metodologias para a aquisição e tradução flexíveis de dados, bem como uma camada de serviços interoperáveis para explorar semanticamente os dados agregados. Combinando as técnicas de desenvolvimento rápidas com a riqueza da perspectiva "Semantic Web in a box", a plataforma COEUS é uma aproximação pioneira, permitindo o desenvolvimento da próxima geração de aplicações biomédicas.

A recursive construction of the regular exceptional graphs with least eigenvalue -2

In spectral graph theory a graph with least eigenvalue 2 is exceptional if it is connected, has least eigenvalue greater than or equal to 2, and it is not a generalized line graph. A ðk; tÞ-regular set S of a graph is a vertex subset, inducing a k-regular subgraph such that every vertex not in S has t neighbors in S. We present a recursive construction of all regular exceptional graphs as successive extensions by regular sets.

Numerical and combinatorial applications of generalized Appell polynomials

This thesis studies properties and applications of different generalized Appell polynomials in the framework of Clifford analysis. As an example of 3D-quasi-conformal mappings realized by generalized Appell polynomials, an analogue of the complex Joukowski transformation of order two is introduced. The consideration of a Pascal n-simplex with hypercomplex entries allows stressing the combinatorial relevance of hypercomplex Appell polynomials. The concept of totally regular variables and its relation to generalized Appell polynomials leads to the construction of new bases for the space of homogeneous holomorphic polynomials whose elements are all isomorphic to the integer powers of the complex variable. For this reason, such polynomials are called pseudo-complex powers (PCP). Different variants of them are subject of a detailed investigation. Special attention is paid to the numerical aspects of PCP. An efficient algorithm based on complex arithmetic is proposed for their implementation. In this context a brief survey on numerical methods for inverting Vandermonde matrices is presented and a modified algorithm is proposed which illustrates advantages of a special type of PCP. Finally, combinatorial applications of generalized Appell polynomials are emphasized. The explicit expression of the coefficients of a particular type of Appell polynomials and their relation to a Pascal simplex with hypercomplex entries are derived. The comparison of two types of 3D Appell polynomials leads to the detection of new trigonometric summation formulas and combinatorial identities of Riordan-Sofo type characterized by their expression in terms of central binomial coefficients.

The discursive construction of Portuguese national identity in the media thirty years after the 1974 revolution

Tese dout., Philosophy, Lancaster University, 2010

Construction studies in higher education and the use of digital technology

The construction industry wants graduate employees skilled in relationship building and information technology and communications (ITC). Much of the relationship building at universities has evolved through technology. Government and the ITC industry fund lobby groups to influence both educational establishments and Government to incorporate more ITC in education _ and ultimately into the construction industry. This influencing ignores the technoskeptics’ concerns about student disengagement through excessive online distractions. Construction studies students (n=64) and lecturers (n=16) at a construction university were surveyed to discover the impact of the use and applications of ITC. Contrary to Government and industry technopositivism, construction students and lecturers preferred hard copy documents to online feedback for assignments and marking, more human interface and less technological substitution and to be on campus for lectures and face-to-face meetings rather than viewing on-screen. ITC also distracted users from tasks which, in the case of students, prevented the development of the concentration and deep thinking which a university education should deliver. The research findings are contrary to the promotions of Government, ITC industry and ITC departments and have implications for construction employers where a renewed focus on human communication should mean less stress, fewer delays and cost overruns.

Construction of bovine adenovirus type 3 E1 and E3, substitution plasmids and the sequencing analysis of DNA pol and pTP /

The relative ease to concentrate and purify adenoviruses, their well characterized mid-sized genome, and the ability to delete non-essential regions from their genome to accommodate foreign gene, made adenoviruses a suitable candidate for the construction of vectors. The use of adenoviral vectors in gene therapy, vaccination, and as a general vector system for expressing foreign genes have been documented for some time. In this study, the objective was to rescue a BAV3 E1 or E3 recombinant vector carrying the kanamycin resistant gene, a dominant selectable marker with useful applications in studying vectored gene expression in mammalian cells. To accomplish the objective of this study, more information about BAV3 DNA sequences was required in order to make the manipulation of the virus genome accessible. Therefore, sequencing of the BAV3 genome from 1 1 .7% to 30.8% was carried out. Analysis of the determined sequences revealed the primary structure of important viral gene products coded by E2 including BAV3 DNA pol and precursor to terminal protein. Comparative analysis of these proteins with their counterparts from human and non human adenoviruses revealed important insights as to the evolutionary lineage of BAV3. In order to insert the kanamycin resistance gene in either E1 or E3, it was necessary to delete BAV3 sequences to accommodate the foreign gene so as not to exceed the limit of the packaging capacity of the virus. To construct a recombinant BAV3 in which a foreign gene was inserted in the deleted E1 region, an E1 shuttle vector was constructed. This involved the deletion from the viral sequences a region between 1.3% to 9% and inserting the kanamycin resistance gene to replace the deletion. The E1 shuttle vector contained the left (0%- 53.9%) segment of the genome and was expected to generate BAV3 recombinants that can be grown and propagated in cells that can complement the missing E1 functions. To construct a similar shuttle vector for E3 deletion, DNA sequences extending from 78.9% to 82.5% (1281 bp) were deleted from within the E3 region that had been cloned into a plasmid vector. The deleted region corresponds to those that have been shown to be non-essential for viral replication in cell culture. The resulting plasmid was used to construct another recombinant plasmid with BAV3 DNA sequences extending from 37.1% to 100% and with a deletion of E3 sequences that were replaced by kanamycin resistance gene. This shuttle plasmid was used in cotransfections with digested viral DNA in an attempt to rescue a recombinant BAV3 carrying the kanamycin resistance gene to replace the deleted E3. In spite of repeated attempts of transfection, El or E3 recombinant BAV3 were not isolated. It seems that other approaches should be applied to make a final conclusion on BAV3 infectivity.

Développement de procédés efficaces pour la construction et la production de vecteurs adénoviraux

L’adénovirus possède plusieurs caractéristiques faisant de ce virus un candidat de choix pour la construction de vecteurs utiles dans les études de génomique fonctionnelle. Dans la majorité de ces applications, on a recours à un vecteur adénoviral de première génération délété de sa région E1. L’utilisation de vecteurs adénoviraux comprend deux maillons faibles : la construction du vecteur et la production subséquente de ce dernier. Le développement de méthodes alternatives est donc nécessaire pour renforcer ces deux maillons, permettant ainsi une utilisation étendue de ces vecteurs. Ce développement va s’articuler sur deux axes : l’ingénierie du vecteur de transfert pour la construction de l’adénovirus recombinant et l’ingénierie d’une lignée cellulaire pour la production du vecteur. En utilisant un vecteur de transfert adénoviral co-exprimant, à partir d’un promoteur régulable à la tétracycline, la protéase de l’adénovirus et une protéine de fluorescence verte (GFP) par l’intermédiaire d’un site d’entrée ribosomal interne (IRES), notre groupe a établi que la sélection positive, via l’expression ectopique de la protéase, est un processus efficace pour la création de librairie d’adénovirus recombinants. Par contre, la diversité atteinte dans ce premier système est relativement faible, environ 1 adénovirus recombinant par 1 000 cellules. Le travail effectué dans le cadre de cette thèse vise à construire un nouveau transfert de vecteur dans lequel l’expression de la protéase sera indépendante de celle du transgène permettant ainsi d’optimiser l’expression de la protéase. Ce travail d’optimisation a permis de réduire le phénomène de transcomplémentation du virus parental ce qui a fait grimper la diversité à 1 virus recombinant par 75 cellules. Ce système a été mis à l’épreuve en générerant une librairie adénovirale antisens dirigée contre la GFP. La diversité de cette librairie a été suffisante pour sélectionner un antisens réduisant de 75% l’expression de la GFP. L’amplification de ce vecteur adénoviral de première génération doit se faire dans une lignée cellulaire exprimant la région E1 telle que les cellules 293. Par contre, un adénovirus de première génération se répliquant dans les cellules 293 peut échanger, par recombinaison homologue, son transgène avec la région E1 de la cellule créant ainsi un adénovirus recombinant réplicatif (RCA), compromettant ainsi la pureté des stocks. Notre groupe a déjà breveté une lignée cellulaire A549 (BMAdE1) exprimant la région E1, mais qui ne peut pas recombiner avec le transgène du virus. Par contre, le niveau de réplication de l’adénovirus dans les BMAdE1 est sous-optimal, à peine 15-30% du niveau obtenu dans les cellules 293. Le travail fait dans le cadre de cette thèse a permis de mettre en évidence qu’une expression insuffisante d’E1B-55K était responsable de la mauvaise réplication du virus dans les BMAdE1. Nous avons produit de nouveaux clones à partir de la lignée parentale via une transduction avec un vecteur lentiviral exprimant E1B-55K. Nous avons confirmé que certains clones exprimaient une plus grande quantité d’E1B-55K et que ces clones amplifiaient de manière plus efficace un vecteur adénoviral de première génération. Ce clone a par la suite été adapté à la culture en suspension sans sérum.

Les processus additifs markoviens et leurs applications en finance mathématique

Cette thèse porte sur les questions d'évaluation et de couverture des options dans un modèle exponentiel-Lévy avec changements de régime. Un tel modèle est construit sur un processus additif markovien un peu comme le modèle de Black- Scholes est basé sur un mouvement Brownien. Du fait de l'existence de plusieurs sources d'aléa, nous sommes en présence d'un marché incomplet et ce fait rend inopérant les développements théoriques initiés par Black et Scholes et Merton dans le cadre d'un marché complet. Nous montrons dans cette thèse que l'utilisation de certains résultats de la théorie des processus additifs markoviens permet d'apporter des solutions aux problèmes d'évaluation et de couverture des options. Notamment, nous arrivons à caracté- riser la mesure martingale qui minimise l'entropie relative à la mesure de probabilit é historique ; aussi nous dérivons explicitement sous certaines conditions, le portefeuille optimal qui permet à un agent de minimiser localement le risque quadratique associé. Par ailleurs, dans une perspective plus pratique nous caract érisons le prix d'une option Européenne comme l'unique solution de viscosité d'un système d'équations intégro-di érentielles non-linéaires. Il s'agit là d'un premier pas pour la construction des schémas numériques pour approcher ledit prix.

Dynamic Facility Location with Modular Capacities : Models, Algorithms and Applications in Forestry

Les décisions de localisation sont souvent soumises à des aspects dynamiques comme des changements dans la demande des clients. Pour y répondre, la solution consiste à considérer une flexibilité accrue concernant l’emplacement et la capacité des installations. Même lorsque la demande est prévisible, trouver le planning optimal pour le déploiement et l'ajustement dynamique des capacités reste un défi. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur des problèmes de localisation avec périodes multiples, et permettant l'ajustement dynamique des capacités, en particulier ceux avec des structures de coûts complexes. Nous étudions ces problèmes sous différents points de vue de recherche opérationnelle, en présentant et en comparant plusieurs modèles de programmation linéaire en nombres entiers (PLNE), l'évaluation de leur utilisation dans la pratique et en développant des algorithmes de résolution efficaces. Cette thèse est divisée en quatre parties. Tout d’abord, nous présentons le contexte industriel à l’origine de nos travaux: une compagnie forestière qui a besoin de localiser des campements pour accueillir les travailleurs forestiers. Nous présentons un modèle PLNE permettant la construction de nouveaux campements, l’extension, le déplacement et la fermeture temporaire partielle des campements existants. Ce modèle utilise des contraintes de capacité particulières, ainsi qu’une structure de coût à économie d’échelle sur plusieurs niveaux. L'utilité du modèle est évaluée par deux études de cas. La deuxième partie introduit le problème dynamique de localisation avec des capacités modulaires généralisées. Le modèle généralise plusieurs problèmes dynamiques de localisation et fournit de meilleures bornes de la relaxation linéaire que leurs formulations spécialisées. Le modèle peut résoudre des problèmes de localisation où les coûts pour les changements de capacité sont définis pour toutes les paires de niveaux de capacité, comme c'est le cas dans le problème industriel mentionnée ci-dessus. Il est appliqué à trois cas particuliers: l'expansion et la réduction des capacités, la fermeture temporaire des installations, et la combinaison des deux. Nous démontrons des relations de dominance entre notre formulation et les modèles existants pour les cas particuliers. Des expériences de calcul sur un grand nombre d’instances générées aléatoirement jusqu’à 100 installations et 1000 clients, montrent que notre modèle peut obtenir des solutions optimales plus rapidement que les formulations spécialisées existantes. Compte tenu de la complexité des modèles précédents pour les grandes instances, la troisième partie de la thèse propose des heuristiques lagrangiennes. Basées sur les méthodes du sous-gradient et des faisceaux, elles trouvent des solutions de bonne qualité même pour les instances de grande taille comportant jusqu’à 250 installations et 1000 clients. Nous améliorons ensuite la qualité de la solution obtenue en résolvent un modèle PLNE restreint qui tire parti des informations recueillies lors de la résolution du dual lagrangien. Les résultats des calculs montrent que les heuristiques donnent rapidement des solutions de bonne qualité, même pour les instances où les solveurs génériques ne trouvent pas de solutions réalisables. Finalement, nous adaptons les heuristiques précédentes pour résoudre le problème industriel. Deux relaxations différentes sont proposées et comparées. Des extensions des concepts précédents sont présentées afin d'assurer une résolution fiable en un temps raisonnable.