Evolution of transcriptional networks in yeast: Alternative teams of transcriptional factors for different species

Background: The diversity in eukaryotic life reflects a diversity in regulatory pathways. Nocedal and Johnson argue that the rewiring of gene regulatory networks is a major force for the diversity of life, that changes in regulation can create new species. Results: We have created a method (based on our new "ping-pong algorithm) for detecting more complicated rewirings, where several transcription factors can substitute for one or more transcription factors in the regulation of a family of co-regulated genes. An example is illustrative. A rewiring has been reported by Hogues et al. that RAP1 in Saccharomyces cerevisiae substitutes for TBF1/CBF1 in Candida albicans for ribosomal RP genes. There one transcription factor substitutes for another on some collection of genes. Such a substitution is referred to as a "rewiring". We agree with this finding of rewiring as far as it goes but the situation is more complicated. Many transcription factors can regulate a gene and our algorithm finds that in this example a "team" (or collection) of three transcription factors including RAP1 substitutes for TBF1 for 19 genes. The switch occurs for a branch of the phylogenetic tree containing 10 species (including Saccharomyces cerevisiae), while the remaining 13 species (Candida albicans) are regulated by TBF1. Conclusions: To gain insight into more general evolutionary mechanisms, we have created a mathematical algorithm that finds such general switching events and we prove that it converges. Of course any such computational discovery should be validated in the biological tests. For each branch of the phylogenetic tree and each gene module, our algorithm finds a sub-group of co-regulated genes and a team of transcription factors that substitutes for another team of transcription factors. In most cases the signal will be small but in some cases we find a strong signal of switching. We report our findings for 23 Ascomycota fungi species. © 2016 The Author(s)

Single-shot carrier-envelope-phase measurement in ambient air

The ability to measure and control the carrier envelope phase (CEP) of few-cycle laser pulses is of paramount importance for both frequency metrology and attosecond science. Here, we present a phase meter relying on the CEP-dependent photocurrents induced by circularly polarized few-cycle pulses focused between electrodes in ambient air. The new device facilitates compact single-shot, CEP measurements under ambient conditions and promises CEP tagging at repetition rates orders of magnitude higher than most conventional CEP detection schemes as well as straightforward implementation at longer wavelengths

Multiscale theory of turbulence in wavelet representation

We present a multiscale description of hydrodynamic turbulence in incompressible fluid based on a continuous wavelet transform (CWT) and a stochastic hydrodynamics formalism. Defining the stirring random force by the correlation function of its wavelet components, we achieve the cancellation of loop divergences in the stochastic perturbation expansion. An extra contribution to the energy transfer from large to smaller scales is considered. It is shown that the Kolmogorov hypotheses are naturally reformulated in multiscale formalism. The multiscale perturbation theory and statistical closures based on the wavelet decomposition are constructed.Comment: LaTeX, 27 pages, 3 eps figure

Electro-optic characterization of synthesized infrared-visible light fields

The measurement and control of light field oscillations enable the study of ultrafast phenomena on sub-cycle time scales. Electro-optic sampling (EOS) is a powerful field characterization approach, in terms of both sensitivity and dynamic range, but it has not reached beyond infrared frequencies. Here, we show the synthesis of a sub-cycle infrared-visible pulse and subsequent complete electric field characterization using EOS. The sampled bandwidth spans from 700 nm to 2700 nm (428 to 110 THz). Tailored electric-field waveforms are generated with a two-channel field synthesizer in the infrared-visible range, with a full-width at half-maximum duration as short as 3.8 fs at a central wavelength of 1.7 µm (176 THz). EOS detection of the complete bandwidth of these waveforms extends it into the visible spectral range. To demonstrate the power of our approach, we use the sub-cycle transients to inject carriers in a thin quartz sample for nonlinear photoconductive field sampling with sub-femtosecond resolution

Спіро[бензо[е]пірано[3,2-с][1,2]оксатіїн-4,3’-індол]-3-карбонітрил 5,5-діоксиди: синтез і вивчення біологічної активності

The development of medicines with several pharmacological activities, including the analgesic, anti-inflammatory and antimicrobial properties, is one of the challenging tasks of modern medicinal chemistry.Aim. To expand the range of novel spiro-condensed derivatives of 1,2-benzoxathiin-4(3H)-one 2,2-dioxide, and study the biological activity of the substances obtained.Results and discussions. The target compounds were synthesized as a result of the interaction of 1,2-benzoxathiin-4(3H)-one 2,2-dioxide, malononitrile and isatins. When using ethyl cyanoacetate the interaction appeared to be much more complicated and requires further research. The study of the biological activity has revealed the compounds with the analgesic properties and the antimicrobial effect against gram-positive strains.Experimental part. Two new 2-amino-2’-oxospiro[4H-pyrano[3,2-c][1,2]benzoxathiine-4,3’-indoline]-3-carbonitrile 5,5-dioxides were synthesized by the three-component reaction based on 1,2-benzoxathiin-4(3H)-one 2,2-dioxide. The anti-inflammatory activity was studied on the model of the carrageenan induced paw edema, and the analgesic activity was assessed on the model of the local inflammatory hyperalgesia. The study of the antimicrobial activity of the compounds obtained was performed by the agar well diffusion method.Conclusions. New spiro[benzo[е]pyrano[3,2-c][1,2]oxathiin-4,3’-indolil]-3-carbonitrile 5,5-dioxides have been synthesized. The compounds obtained have revealed high levels of the analgesic properties and the antimicrobial activity. The latter exceeds the activity of the reference drugs, and has appeared to be higher against grampositive bacteria.Разработка лекарственных средств с несколькими видами фармакологической активности, включая анальгетические, противовоспалительные и антимикробные свойства, является одной из важных задач современной медицинской химии.Цель. Расширить ряд новых спироконденсированных производных 1,2-бензоксатиин-4(3Н)-он 2,2-диоксида и изучить биологическую активность полученных веществ.Результаты и их обсуждение. Целевые соединения были синтезированы в результате взаимодействия 1,2-бензоксатиин-4(3Н)-он 2,2-диоксида, малонодинитрила и изатинов. В случае использования этилцианоацетата в качестве метиленактивного нитрила взаимодействие оказалось значительно более сложным и нуждается в дальнейшем изучении. Исследование биологической активности выявило соединения с анальгетическими свойствами и антимикробным действием в отношении грамположительных штаммов.Экспериментальная часть. Два новых 2-амино-2’-оксоспиро[4Н-пирано[3,2-с][1,2]бензоксатиин-4,3’-индолин]-3-карбонитрил 5,5-диоксида были синтезированы с помощью трехкомпонентной реакции на основе 1,2-бензоксатиин-4(3Н)-он 2,2-диоксида. Противовоспалительную активность изучали на модели карагенин-индуцированного отека, а анальгетическую активность оценивали на модели локальной воспалительной гипералгезии. Было проведено исследование антимикробной активности полученных соединений методом диффузии в агар.Выводы. Синтезированы новые спиро[бензо[е]пирано[3,2-с][1,2]оксатиин-4,3’-индолил]-3-карбонитрил 5,5-диоксиды. Полученные соединения проявили анальгетические свойства и антимикробную активность, которая превышает активность препаратов сравнения и оказалась выше в отношении грамположительных бактерий.Розробка лікарських засобів, що володіють декількома видами фармакологічної активності, включаючи знеболювальну, протизапальну та антимікробну, є одним з важливих завдань сучасної медичної хімії.Мета. Розширити ряд нових спіроконденсованих похідних 1,2-бензоксатіїн-4(3Н)-он 2,2-діоксиду і дослідити біологічну активність одержаних речовин.Результати та їх обговорення. Цільові сполуки були синтезовані в результаті взаємодії 1,2-бензоксатіїн-4(3Н)-он 2,2-діоксиду, малонодинітрилу та ізатинів. У випадку використання етилціаноацетату як метиленактивного нітрилу взаємодія виявилася набагато складнішою і потребує подальших досліджень. Вивчення біологічної активності виявило сполуки з анальгетичними властивостями та антимікробною дією проти грампозитивних штамів.Експериментальна частина. Два нових 2-аміно-2’-оксоспіро[4H-пірано[3,2-с][1,2]бензоксатіїн-4,3’-індолін]-3-карбонітрил 5,5-діоксиди були синтезовані за допомогою трикомпонентної реакції на основі 1,2-бензоксатіїн-4(3Н)-он 2,2-діоксиду. Протизапальну активність вивчали на моделі карагенінового набряку, анальгетичну активність оцінювали на моделі місцевої запальної гіпералгезії. Були проведені дослідження антимікробної активності отриманих сполук методом дифузії в агар.Висновки. Синтезовано нові спіро[бензо[е]пірано[3,2-с][1,2]оксатіїн-4,3’-індол]-3-карбонітрил 5,5-діоксиди. Отримані сполуки виявили високий рівень анальгетичної та антимікробної активності. Остання перевищує активність референс-препаратів і виявилася більш ефективною проти грампозитивних бактерій