Modeling Cell-to-Cell Communication Networks Using Response-Time Distributions.

Cell-to-cell communication networks have critical roles in coordinating diverse organismal processes, such as tissue development or immune cell response. However, compared with intracellular signal transduction networks, the function and engineering principles of cell-to-cell communication networks are far less understood. Major complications include: cells are themselves regulated by complex intracellular signaling networks; individual cells are heterogeneous; and output of any one cell can recursively become an additional input signal to other cells. Here, we make use of a framework that treats intracellular signal transduction networks as "black boxes" with characterized input-to-output response relationships. We study simple cell-to-cell communication circuit motifs and find conditions that generate bimodal responses in time, as well as mechanisms for independently controlling synchronization and delay of cell-population responses. We apply our modeling approach to explain otherwise puzzling data on cytokine secretion onset times in T cells. Our approach can be used to predict communication network structure using experimentally accessible input-to-output measurements and without detailed knowledge of intermediate steps

Cellular Heterogeneity: Do Differences Make a Difference?

A central challenge of biology is to understand how individual cells process information and respond to perturbations. Much of our knowledge is based on ensemble measurements. However, cell-to-cell differences are always present to some degree in any cell population, and the ensemble behaviors of a population may not represent the behaviors of any individual cell. Here, we discuss examples of when heterogeneity cannot be ignored and describe practical strategies for analyzing and interpreting cellular heterogeneity

Dzyaloshinskii-Moriya interaction and Hall effects in the skyrmion phase of MnFeGe alloys

We carry out density functional theory calculations which demonstrate that the electron dynamics in the skyrmion phase of Fe-rich Mn$_{1-x}$Fe$_x$Ge alloys is governed by Berry phase physics. We observe that the magnitude of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction, directly related to the mixed space-momentum Berry phases, changes sign and magnitude with concentration $x$ in direct correlation with the data of Shibata {\it et al.}, Nature Nanotech. {\bf 8}, 723 (2013). The computed anomalous and topological Hall effects in FeGe are also in good agreement with available experiments. We further develop a simple tight-binding model able to explain these findings. Finally, we show that the adiabatic Berry phase picture is violated in the Mn-rich limit of the alloys.Comment: 5 page

Only Two Ways to Achieve Perfection

The functional repertoire of a network is determined by its topology. Ma et al. (2009) analyze enzyme networks with three nodes and take a reverse-engineering approach to ask how many core network topologies can establish perfect adaptation, the ability to reset after perturbation. Surprisingly, the answer is just two

A multi-modal data resource for investigating topographic heterogeneity in patient-derived xenograft tumors.

Patient-derived xenografts (PDXs) are an essential pre-clinical resource for investigating tumor biology. However, cellular heterogeneity within and across PDX tumors can strongly impact the interpretation of PDX studies. Here, we generated a multi-modal, large-scale dataset to investigate PDX heterogeneity in metastatic colorectal cancer (CRC) across tumor models, spatial scales and genomic, transcriptomic, proteomic and imaging assay modalities. To showcase this dataset, we present analysis to assess sources of PDX variation, including anatomical orientation within the implanted tumor, mouse contribution, and differences between replicate PDX tumors. A unique aspect of our dataset is deep characterization of intra-tumor heterogeneity via immunofluorescence imaging, which enables investigation of variation across multiple spatial scales, from subcellular to whole tumor levels. Our study provides a benchmark data resource to investigate PDX models of metastatic CRC and serves as a template for future, quantitative investigations of spatial heterogeneity within and across PDX tumor models

Levantamento de solos como base para gestão de duas bacias hidrográficas no estado do Acre.

Os estudos de solos na Amazônia e, principalmente, na Amazônia Ocidental, vêm aumentando, principalmente em áreas pontuais, mas ainda há muito o que se avançar, sobretudo, em razão dos desafios dos trabalhos de campo, como, o difícil acesso às áreas de estudo e o curto período seco, que dura cerca de três meses. Daí a importância de se avançar em estudos pedoambienais em bacias hidrográficas. O objetivo deste trabalho foi relacionar os aspectos pedológicos, ou seja, classificação, mapeamento e distribuição e relacioná-los com os aspectos hidrológicos de duas bacias hidrográficas no Estado do Acre: bacia do rio Acre e rio Iaco. Para seleção da área, identificação e abertura de perfis foram realizadas duas viagens a campo em épocas diferentes. Na primeira, em 2001 foram descritos e coletados perfis na bacia do rio Iaco e, na segunda em 2002, coletou-se na bacia do rio Acre. Os dados meteorológicos (precipitação) e hidrológicos foram compilados da base de dados do Zoneamento Ecológico-Econômico Fase II (Acre, 2010), Agência Nacional de Águas ? ANA (ANA, 2003). A variabilidade dos solos nas bacias dos rios Iaco e Acre, embora sejam bacias contíguas, é diferenciada o que lhes condiciona diferentes propriedades morfológicas, físicas e químicas. Isto afeta a disponibilidade e dinâmica da água e propensão à erosão, que atuam de modo diferenciado na hidrologia dos rios Acre e Iaco

A conceptual framework for the design of a 3D courseware on electromagnetic theory

This paper will explain about research on development of three dimensional (3D) courseware for Electromagnetic Theory Subject (EMT) subject that have been offers to all Malaysia Technical University Network (MTUN). The EMT courseware was included a multimedia software, three dimensional environment, and exercises for student to be done to test their understanding after using the courseware. Moreover, this paper explain about the research methodology that include the development of the courseware for teaching and learning, the effectiveness of the 3D courseware for teaching and learning, and the use of ICT in education for universities level. In this research it is use of Constructivism-Cognitive-Contextual Model Life Cycle (C3MLC) model to construct the research, which it includes of Analysis phase, Design phase, Development phase, Implementation phase, Evaluation phase. After the first three phases have been completely done, courseware will be test to Subject Matter Expert (SME) to judge the validity of the courseware for the learning usage. It includes past students and lecturers before the Evaluation phase be done to collect research sample, instrument, and methodology of collecting and analyzing data gathered

Caracterização da matéria orgânica e mineralógica dos solos das bacias dos rios Acre e Iaco, estado do Acre.

Na região Amazônica, o uso da terra tem levado, no decorrer dos anos, a um mosaico de agroecossistemas que caracterizam e registram a resposta do ambiente às suas alterações. Os conhecimentos pedoambientais e a ação antrópica nestes ambientes são de importância fundamental para o melhor uso dos ecossistemas. O objetivo do presente trabalho foi estudar duas bacias contíguas com componentes pedológicos distintos utilizando como base de estratificação a matéria orgânica e a mineralogia de forma a subsidiar o manejo dos solos nesta região. Nos perfis descritos e coletados nas duas bacias de estudo, bacia do rio Acre e Iaco, foram realizados: extração e fracionamento de substâncias húmicas, fracionamento físico da matéria orgânica para obtenção da fração leve e análises de difratometria por raios X, para análises mineralógicas. Os resultados revelaram o domínio de frações húmicas em superfície, sempre reduzindo em profundidade e diferenças mineralógicas nas bacias estudadas, onde a bacia do rio Acre apresentou minerais mais evoluídos como caulinita e gibbsita e na bacia do rio Iaco, mineralogia do tipo 2:1 como vermiculita e esmectita, que revela o caráter jovens de seus solos e uma maior vulnerabilidade a ação antrópica

Approximations for many-body Green's functions: insights from the fundamental equations

Several widely used methods for the calculation of band structures and photo emission spectra, such as the GW approximation, rely on Many-Body Perturbation Theory. They can be obtained by iterating a set of functional differential equations relating the one-particle Green's function to its functional derivative with respect to an external perturbing potential. In the present work we apply a linear response expansion in order to obtain insights in various approximations for Green's functions calculations. The expansion leads to an effective screening, while keeping the effects of the interaction to all orders. In order to study various aspects of the resulting equations we discretize them, and retain only one point in space, spin, and time for all variables. Within this one-point model we obtain an explicit solution for the Green's function, which allows us to explore the structure of the general family of solutions, and to determine the specific solution that corresponds to the physical one. Moreover we analyze the performances of established approaches like $GW$ over the whole range of interaction strength, and we explore alternative approximations. Finally we link certain approximations for the exact solution to the corresponding manipulations for the differential equation which produce them. This link is crucial in view of a generalization of our findings to the real (multidimensional functional) case where only the differential equation is known.Comment: 17 pages, 7 figure

Uso das várzeas úmidas (brejos) e aspectos pedosociais: estudo de caso em Cajuri - MG.

Este trabalho teve por objetivo levantar, parcialmente, o conhecimento dos agricultores relativo às suas práticas agrícolas na bacia do córrego da Capivara dos Gomes com vista a compreender o sistema de uso das várzeas, também conhecidas como brejos ou leito maior, bem como, de outros recursos naturais de suas propriedades. Para isso realizaram-se treze entrevistas informais com os agricultores. Os resultados parciais das entrevistas foram agrupados por tema e buscou-se interpretar as principais afirmações ou frases mencionadas pelos agricultores. Foram, ainda, descritos e analisados (análises físicas e químicas) quatro perfis de solos localizados na várzea e na sua margem (Terraço). Como resultados foi possível observar que os agricultores demonstram pouco otimismo em relação as atividades agrícolas, achando-as cansativas e não compensatórias e há criticas ao sistema de financiamento e a metodologia de assistência técnica. Percebeu-se que possuem conhecimento empírico em razão do maior contato com a natureza e da sua maior dependência em relação aos fatores naturais e que este conhecimento podem contribuir para o melhor uso e manejo do solo. Tanto os solos da várzea quanto o do Terraço são pobres em nutrientes, o que dificulta a obtenção de maiores produtividades. Um novo modelo de uso da terra e de assistência técnica devem ser procurados uma vez que o empregado já exauriu ou não trás mais resultados satisfatórios, embora nem sempre deixem claro isto nas suas palavras. O biorregionalismo e a agroecologia podem ser caminhos promissores