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Analysis of X-ray Structures of Matrix Metalloproteinases via Chaotic Map Clustering
<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Matrix metalloproteinases (MMPs) are well-known biological targets implicated in tumour progression, homeostatic regulation, innate immunity, impaired delivery of pro-apoptotic ligands, and the release and cleavage of cell-surface receptors. With this in mind, the perception of the intimate relationships among diverse MMPs could be a solid basis for accelerated learning in designing new selective MMP inhibitors. In this regard, decrypting the latent molecular reasons in order to elucidate similarity among MMPs is a key challenge.</p> <p>Results</p> <p>We describe a pairwise variant of the non-parametric chaotic map clustering (CMC) algorithm and its application to 104 X-ray MMP structures. In this analysis electrostatic potentials are computed and used as input for the CMC algorithm. It was shown that differences between proteins reflect genuine variation of their electrostatic potentials. In addition, the analysis has been also extended to analyze the protein primary structures and the molecular shapes of the MMP co-crystallised ligands.</p> <p>Conclusions</p> <p>The CMC algorithm was shown to be a valuable tool in knowledge acquisition and transfer from MMP structures. Based on the variation of electrostatic potentials, CMC was successful in analysing the MMP target family landscape and different subsites. The first investigation resulted in rational figure interpretation of both domain organization as well as of substrate specificity classifications. The second made it possible to distinguish the MMP classes, demonstrating the high specificity of the S<sub>1</sub>' pocket, to detect both the occurrence of punctual mutations of ionisable residues and different side-chain conformations that likely account for induced-fit phenomena. In addition, CMC demonstrated a potential comparable to the most popular UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic mean) method that, at present, represents a standard clustering bioinformatics approach. Interestingly, CMC and UPGMA resulted in closely comparable outcomes, but often CMC produced more informative and more easy interpretable dendrograms. Finally, CMC was successful for standard pairwise analysis (i.e., Smith-Waterman algorithm) of protein sequences and was used to convincingly explain the complementarity existing between the molecular shapes of the co-crystallised ligand molecules and the accessible MMP void volumes.</p
Relazione tecnica sulle attivitĂ della campagna oceanografica âAncheva 2015â
Nelle acque Italiane dello Stretto di Sicilia sin dal 1998 vengono effettuate ogni anno campagne di valutazione dellâabbondanza e distribuzione della biomassa pelagica con lâimpiego di strumentazione elettroacustica. Dal 2009 lo svolgimento dei survey acustici è parte integrante del Progetto MEDIAS (MEDiterranean International Acoustic Survey), inserito dagli Stati Membri partecipanti al Progetto all'interno del Programma Nazionale 2014-2016. Il Progetto prevede lo svolgimento di survey acustici annuali con lo scopo di valutare la biomassa e la distribuzione spaziale dei piccoli pelagici in aree del Mediterraneo, appartenenti allâUnione Europea.
Le specie target sono le principali specie commerciali di piccoli pelagici in Mediterraneo, ovvero lâacciuga (Engraulis encrasicolus) e la sardina (Sardina pilchardus). Si tratta di specie a ciclo di vita breve caratterizzate da ampie oscillazioni interannuali nella biomassa. Negli anni in cui i livelli di biomassa sono particolarmente bassi lâeffetto di un elevato sforzo di pesca porterebbe ad un collasso di tali risorse anche da un anno allâaltro.
Il collasso di tali specie è stato ben documentato in letteratura mostrando che i tempi di recupero sono molto lunghi e hanno effetti socio-economici catastrofici anche sulle comunità marinare che vivono grazie agli introiti derivanti dalla pesca e commercializzazione di prodotti in scatola.
La presente relazione mostra le attivitĂ svolte a seguito del survey condotto a bordo della N/O Dallaporta nello Stretto di Sicilia (GSA 16) nellâestate del 2015. Oltre allâacquisizione dei dati acustici, sono state eseguite stazioni di pesca sui piccoli pelagici con rete da traino pelagica sperimentale (volante monobarca), accessoriata con sensori per il controllo dellâapertura e della posizione della rete nella colonna dâacqua. Nellâarea di studio sono stati inoltre acquisiti i profili delle principali variabili oceanografiche con sonda multiparametrica CTD.
Il rapporto descrive le diverse procedure adottate per lâanalisi dei dati acquisiti ed il trattamento dei campioni biologici raccolti. Per le due specie target viene quindi fornita la distribuzione spaziale e la stima della biomassa, complessiva ma anche suddivisa per classi di taglia e classi di etĂ
Relazione tecnica sulle attivitĂ della Campagna oceanografica "Ancheva 2008"
La presente relazione riporta le attivitĂ di ricerca svolte nella Campagna oceanografica "Ancheva 2008", nel periodo dal 4 al 14 Agosto 2008 a bordo della N/O "G. Dallaporta". Le suddette attivitĂ sono state parte integrante del Progetto "lAboratori di testing per dispositivi eLettroacustici, sensorI oceanograFici e metodologie finalizzati al monitoraggio dello stato delle risorse biologiche del mare" (ALIF), finanziato dal CIPE attraverso lâAssessorato Industria della Regione Sicilia.
Alla Campagna oceanografica hanno partecipato i seguenti Enti:
1. Istituto per lâAmbiente Marino Costiero (IAMC), CNR, U.O. (TP);
2. Istituto Scienze Marine (ISMARâCNR), Sezione Pesca Marittima, CNR, Ancona;
3. FAO - MedSudMed Project;
4. Malta Centre for Fisheries Sciences (MCFS), Fort S. Lucjan, MarsaXlokk, Malta.
L'obiettivo della Campagna oceanografica è stato quello di valutare la distribuzione e lâabbondanza di piccoli pelagici, prevalentemente sardina (Sardina pilchardus) e acciuga (Engraulis encrasicolus), con lâimpiego di strumentazione elettroacustica.
Nella prima parte, lâarea di lavoro è stata delimitata dalla piattaforma meridionale della Sicilia (da Marsala a oltre Capo Passero), nella seconda parte è stata poi studiata la piattaforma continentale di Malta.
Le attivitĂ svolte sono di seguito descritte sinteticamente:
- Rilevazioni acustiche degli stock di piccoli pelagici con echosounder scientifico âSimrad EK60â, con trasduttori split beam a scafo;
- Campionamenti biologici di piccoli pelagici con rete pelagica dotata di sistema acustico âSimrad ITIâ per il controllo della geometria della rete durante le attivitĂ di campionamento;
- Campionamento acqua per la misurazione dei parametri fisico-chimici della colonna dâacqua con la sonda multiparametrica âSeabird 9/11â
Reproduction and Sexual Maturity of European Sardine (Sardina pilchardus) in the Central Mediterranean Sea
Understanding drivers of fish maturity is essential to predict the productivity, stability, and resiliency of exploited populations. Size at maturity for European sardine (Sardina pilchardus) in the Central Mediterranean Sea has never been published within rigorous peer review process. In the past, stock assessment working groups in the Mediterranean requested such information; however, the size at which 50% of the fish population reaches the sexual maturity (L50) often received weak estimates based on a single or few years of observation, which do not necessarily reflect the whole stock. To address this data gap for the Central Mediterranean Sea, the present research estimated size at maturity of European sardine in the Strait of Sicily. In the study period (2009â2017), sampled individuals exhibited significant differences in size range as well as in body condition and reproductive effort. Data also permitted a clear identification of the spawning season, starting in SeptemberâOctober and ending in MarchâApril the following year. Along the analyzed period, the size at first maturity ranged from 108 to 124 mm (total length) for females and from 102 to 122 mm for males. Significant differences were recorded among genders and years. Moreover, a goodness-of-fit measure was proposed to assess the robustness and reliability of L50 estimates, and thus selecting those that minimize the fitting-associated errors. Finally, results suggested that the low proportion of immature individuals in the samples represents the main source of bias in L50 estimation and possible solution was also proposed
Relazione tecnica sulle attivitĂ della campagna oceanografica âEvatir 2011â
La campagna oceanografica âEvatir 2011â, condotta a bordo della N/O âG. Dallaportaâ, è stata la seconda campagna di valutazione acustica della biomassa pelagica nelle acque del Tirreno condotta grazie alla collaborazione tra i ricercatori dellâIAMC-CNR e del VNIRO di Mosca.
Le ricerche condotte in tale periodo sono state finalizzate principalmente alla valutazione della biomassa e della distribuzione spaziale delle popolazioni di piccoli pelagici.
Le specie target sono le principali specie commerciali di piccoli pelagici in Mediterraneo, ovvero lâacciuga (Engraulis encrasicolus) e la sardina (Sardina pilchardus). Si tratta di specie a ciclo di vita breve caratterizzate da ampie oscillazioni interannuali nella biomassa. Negli anni in cui i livelli di biomassa sono particolarmente bassi lâeffetto di un elevato sforzo di pesca porterebbe ad un collasso di tali risorse anche da un anno allâaltro.
Il collasso di tali specie è stato ben documentato in letteratura mostrando che i tempi di recupero sono molto lunghi e hanno effetti socio-economici catastrofici anche sulle comunità marinare che vivono grazie agli introiti derivanti dalla pesca e commercializzazione di prodotti in scatola.
Sono stati nel contempo acquisiti dati CTD al fine di studiare possibili influenze delle variabili ambientali sulla distribuzione spaziale delle specie oggetto di studio
Relazione tecnica sulle attivitĂ della campagna oceanografica âEvatir 2016â
La presente relazione tecnica descrive tutte le attivitĂ svolte nella Campagna oceanografica âEvatir 2017â condotta a bordo della N/O âG. Dallaportaâ (dal 25 luglio al 21 agosto 2016).
La Campagna âEvati 2016â è parte integrante del Progetto "Estensione della Campagna acustica Medias (Mediterranean International Acoustic Survey) nelle sub aree geografiche (GSA) 9 (Mar Ligure e Mar Tirreno settentrionale) e 10 (Mar Tirreno centrale e meridionale)", finanziato dal Ministero delle politiche agricole alimentari e forestali (Mipaaf) nell'ambito del Fondo Europeo per gli Affari Marittimi e la Pesca (FEAMP).
Eâ la sesta campagna rivolta alla valutazione acustica e alla distribuzione spaziale delle popolazioni di piccoli pelagici, insieme allo studio delle condizioni ambientali dellâarea di studio. Le specie target del progetto sono state lâacciuga europea (Engraulis encrasicolus) e la sardina (Sardina pilchardus), specie chiave sia a livello commerciale che ecologico. La gestione di tali risorse è abbastanza complessa a causa del loro breve ciclo di vita e dallâampia oscillazioni inter-annuali nellâabbondanza dello stock, legata al successo o al fallimento del reclutamento annuale.
Insieme alle attivitĂ di acquisizione acustiche sono stati realizzati campionamenti bilogici, misurazioni, misurazioni di parametri fisico-chimici, rilevamenti di variabili oceanografiche e campionamento di acque (nei Golfi di Salerno, Napoli e Gaeta), monitoraggio della rete da pesca e campionamenti di fitoplancton, zooplancton, solidi sospesi e rilievo delle principali variabili oceanografiche (in prossimitĂ dello stabilimento SOLVAY di Rosignano)
Relazione tecnica sulle attivitĂ della Campagna oceanografica âAncheva 2016â
La presente relazione riporta le attivitĂ di ricerca della Campagna oceangrafica âAncheva 2016â, svolte a bordo della N/O âG. Dallaportaâ (nel periodo tra il 4 ed il 26 Luglio 2016) nello Stretto di Sicilia e nel mar Ionio occidentale (GSA 16 e 19) e nelle acque maltesi (GSA 15).
Nello specifico, le attivitĂ svolte vengono sono di seguito descritte sinteticamente:
- Rilevazioni acustiche degli stock di piccoli pelagici con echosounder scientifico Simrad EK60, con trasduttori split beam a scafo;
- Campionamenti biologici (di piccoli pelagici) con rete pelagica (volante monobarca), dotata di sistema acustico Simrad ITI per il controllo della geometria della rete (apertura e posizione della rete nella colonna dâacqua);
- Campionamenti di tessuti di pesci pelagici (gonadi, fegato e sangue);
- Campionamento acqua, in specifiche stazioni, con sonda multiparametrica SEABIRD mod. 9/11 plus (per la misurazione dei parametri fisico-chimici della colonna dâacqua) dotata di bottiglie Niskin (per lâanalisi di Nutrienti ed Isotopi di azoto e carbonio);
- Campionamento ittioplantonico, mediante con âBongo 40â, in specifiche stazioni, le cui bocche sono state fissate in alcool, per le analisi degli aminoacidi sulle larve di Engraulis encrasicolus
Relazione tecnica sulle attivitĂ della campagna oceanografica âAncheva 2017â
La presente relazione tecnica descrive le attivitĂ svolte nella Campagna oceanografica âAncheva 2017â, tra il 23 luglio ed il 7 agosto 2017, a bordo della N/O âG. Dallaportaâ. Gli echosurvey acquisiti hanno permesso di valutare la biomassa e la distribuzione spaziale dei piccoli pelagici nella piattaforma meridionale della Sicilia, da Marsala a oltre Capo Passero, e nella piattaforma Maltese (GSA 16, FAO sub area 37.2.2).
Parallelamente alle suddette attivitĂ sono state svolti il campionamento biologico (di piccoli pelagici) con rete pelagica (volante monobarca), il campionamento di tessuti di pesci pelagici (gonadi, fegato e sangue), il campionamento di acqua (per la misurazione dei parametri fisico-chimici della colonna dâacqua e per lâanalisi di Nutrienti ed Isotopi di azoto e carbonio) ed, infine, il campionamento ittioplantonico (per le analisi degli aminoacidi sulle larve di Engraulis encrasicolus)
Relazione tecnica sulle attivitĂ della Campagna di valutazione acustica della biomassa pelagica âCampania 2015â
La presente relazione riporta le attivitĂ di ricerca svolte nella Campagna di valutazione acustica della biomassa pelagica âCampania 2015â svolte, nel periodo tra il 4 ed il 14 Novembre 2015, a bordo della N/O âMaria SS. di Costantinopoliâ nella piattaforma continentale Campana - Sub-Area (GSA 10).
Tale Campagna di valutazione acustica della biomassa pelagica, proposta dal Progetto âDalla sardina al tonno, verso la gestione ottimale della risorsa e la valorizzazione delle produzioni campaneâ (finanziato dal FEP Campania con la Misura 3.5, con Decreto Dirigenziale dalla Regione Campania n° 48 del 3 marzo 2015) ha avuto lo scopo principale di stimare lâabbondanza e la distribuzione di sardine (Sardina pilchardus) nelle coste Campane con lâimpiego di strumentazione elettroacustica e secondo il Protocollo âMEDIASâ.
Nellâarea di studio, parallelamente alle suddette attivitĂ , è stato conseguito il campionamento biologico (piccoli pelagici) con rete pelagica volante monobarca, la determinazione della struttura per classi di taglia degli stock, la stima della distribuzione spaziale delle due principali specie ittiche (acciughe e sardine), lâacquisizione dei profili delle principali variabili oceanografiche nelle acque Campane ed, infine, il campionamento ittioplantonico per le analisi degli aminoacidi sulle larve
Rapporto tecnico sulle attivitĂ della Campagna Oceanografica âACUSCAL 2015â
La campagna oceanografica â ACUSCAL 2015 â, si è svolta a bordo della N/O âMinerva Unoâ è finalizzata alla raccolta di informazioni necessarie ad approfondire le conoscenze richieste dalla "Marine Strategy" dellâUnione Europea. Tale conoscenza sullâecosistema in cui le risorse ittiche pelagiche vivono è fondamentale per poter implementare la politica di gestione sostenibile di queste ultime. In tale contesto si inquadra il progetto di ricerca RITMARE; con la sottoattivitĂ dal titolo: Ecologia di specie ittiche pelagiche e potenziale riproduttivo (SP2-WP1-A3 Potenziamento delle campagne scientifiche di acquisizione di informazioni indipendenti dalla pesca sulle risorse
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