Model-Based Deconvolution of Cell Cycle Time-Series Data Reveals Gene Expression Details at High Resolution

In both prokaryotic and eukaryotic cells, gene expression is regulated across the cell cycle to ensure “just-in-time” assembly of select cellular structures and molecular machines. However, present in all time-series gene expression measurements is variability that arises from both systematic error in the cell synchrony process and variance in the timing of cell division at the level of the single cell. Thus, gene or protein expression data collected from a population of synchronized cells is an inaccurate measure of what occurs in the average single-cell across a cell cycle. Here, we present a general computational method to extract “single-cell”-like information from population-level time-series expression data. This method removes the effects of 1) variance in growth rate and 2) variance in the physiological and developmental state of the cell. Moreover, this method represents an advance in the deconvolution of molecular expression data in its flexibility, minimal assumptions, and the use of a cross-validation analysis to determine the appropriate level of regularization. Applying our deconvolution algorithm to cell cycle gene expression data from the dimorphic bacterium Caulobacter crescentus, we recovered critical features of cell cycle regulation in essential genes, including ctrA and ftsZ, that were obscured in population-based measurements. In doing so, we highlight the problem with using population data alone to decipher cellular regulatory mechanisms and demonstrate how our deconvolution algorithm can be applied to produce a more realistic picture of temporal regulation in a cell

Profiles of selected nutrients affecting skin condition in children with atopic dermatitis

Background. Atopic dermatitis (AD) is a chronic inflammation of the skin recognised to be one of the first clinical signs of allergy. In the first years of life, epidemiological evidence has demonstrated that common causative foods of a child’s diet are: cow’s milk, hen’s eggs, wheat and soya. Children with AD being treated with elimination diets are at risk of nutritional deficiencies that include those nutrients required for ensuring proper skin structure and function. Objective. The aim of the study was to assess dietary intake of nutrients which affect skin condition in children with AD being treated with a milk-free diet. Materials and Methods. Subjects were 25 children aged 4-6 years with AD undergoing the milk exclusion diet and 25 age-matched healthy controls. The energy and nutritional value of diets were evaluated that included those components affecting skin condition; ie. vitamins A, D, E, B2 and C; minerals iron (Fe) and zinc (Zn); polyunsaturated fatty acids (PUFAs). The Dieta 5.0 programme was used for dietary assessment and outcomes were then related to dietary recommendations. Results. There were no significant differences between groups in mean energy values and mean intakes of protein, fats and carbohydrates (p>0.05). The percentage of subjects with low energy value were 44% and 36% in respectively Groups I and II. Deficiencies of fat intake were observed in 60% in Group I and 44% in Group II. There were however no risks in the dietary intakes of protein, carbohydrate, vitamins A, B2 and C nor of Fe and Zn. Deficiencies of dietary intakes were observed in respectively Groups I and II in the following; vitamin E (24% vs 64%), vitamin D (36% vs 92%), linoleic acid (36% vs 72%), α-linolenic acid (36% vs 40%) and long chain PUFAs (96% in both groups). Conclusions. Ensuring recommended dietary supply of those nutrients affecting skin condition is required for both groups of children. Children with AD had better balanced diets in respect of the studied nutrients that may reflect the influence of continuous healthcare received from physicians and dieticians.Wprowadzenie. Atopowe zapalenie skóry (AZS) to przewlekła choroba zapalna skóry będąca jedną z pierwszych manifestacji klinicznych alergii. Z danych epidemiologicznych wynika, że pokarmami, które najczęściej uczulają dziecko w pierwszych latach życia są: mleko krowie, jajo kurze, pszenica i soja. Dzieci z AZS leczone dietą eliminacyjną znajdują się w grupie ryzyka wystąpienia niedoborów pokarmowych, w tym także niedoborów składników niezbędnych do prawidłowej budowy i funkcjonowania skóry. Cel badań. Ocena spożycia wybranych składników odżywczych wpływających na stan skóry przez dzieci z atopowym zapaleniem skóry leczonych dietą bezmleczną. Materiał i metody. Badaniami objęto 50 dzieci w wieku 4-6 lat. Grupę I (n=25) stanowiły dzieci z AZS leczone dietą bezmleczną, grupę II – kontrolną (n=25) dzieci zdrowe. Oceniono wartość energetyczną i odżywczą ich diet, w tym podaż składników wpływających na stan skóry: witamin A, D, E, B2 i C, składników mineralnych: Fe, Zn oraz niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych. Do oceny diet wykorzystano program żywieniowy Dieta 5.0, a uzyskane wyniki odniesiono do zaleceń żywieniowych. Wyniki. Diety obu grup nie różniły się istotnie pod względem średniej wartości energetycznej oraz średniego spożycia białka, tłuszczu i węglowodanów (p>0.05). Odsetek dzieci o niskiej, w stosunku do normy, podaży energii w grupie z AZS i kontrolnej wyniósł odpowiednio 44% i 36%. U 60% dzieci z grupy I i u 44% z grupy II zaobserwowano niedoborowe spożycie tłuszczu. Nie stwierdzono ryzyka niedoboru białka, węglowodanów, witamin A, B2, C oraz żelaza i cynku. Zaobserwowano deficyty spożycia: witaminy E (u 24% dzieci z AZS vs 64% w grupie kontrolnej), D (u 36% dzieci z AZS vs 92% w grupie kontrolnej), kwasu linolowego (u 36% dzieci z AZS vs 72% w grupie kontrolnej) i α-linolenowego (u 36% dzieci z AZS vs 40% w grupie kontrolnej) oraz długołańcuchowych wielonienasyconych kwasów tłuszczowych – u 96% dzieci w obu grupach. Wnioski. Konieczne jest zapewnienie prawidłowej podaży niedoborowych składników wpływających na stan skóry w dietach obu grup dzieci. Diety dzieci z AZS były lepiej zbilansowane pod względem większości ocenianych składników odżywczych, na co wpływ mogła mieć stała opieka zarówno pediatry jak i dietetyka

Assessment of vitamin D status in children aged 1-5 with simple obesity

Background. Proper vitamin D intake is important due to its pleiotropic effect. It seems that obese population is a groups at risk of the vitamin D deficiency. Objective. To assess the vitamin D status in 1-5-year-old children with simple obesity. Material and Methods. The study included 100 children: classified according to their body mass index (BMI) as obese – Group I (n=50) and non-obese – Group II (n=50). Their serum 25-hydroxyvitamin D (25(OH)D) concentrations were determined in the spring-summer and autumn-winter seasons and vitamin D intake (diet/supplements) was assessed. The study results were statistically analysed by means of Statistica 10PL. Results. In Group I the mean serum 25(OH)D level was 23.6±10.8 ng/ml, while in Group II it reached 26.6±9.8 ng/ml (p=0.08). The concentration ≤30 ng/ml was observed in 80% of children in Group I and in 70% of Group II. In autumnwinter and spring-summer period, respectively, 88.5% and 70.9% of the obese children had an insufficient vitamin D status (p=0.002). The mean daily intake of vitamin D was 128 IU (3.2 μg) in Group I and 188 IU (4.7 μg) in Group II. Conclusions. Children aged 1-5 (obese and non-obese) are a group at risk of the vitamin D deficiency, as a consequence of its insufficient intake and the lack of appropriate supplementation. Those particularly exposed to that risk are obese children in the autumn-winter season. Children aged 1-5 should be monitored with regard to their vitamin D status.Wstęp. Prawidłowe zaopatrzenie w witaminę D jest istotne ze względu na jej plejotropowe działanie. Jedną z grup narażonych na niedobór tej witaminy wydają się być otyłe dzieci. Cel badań. Ocena zaopatrzenia w witaminę D dzieci w wieku 1-5 lat z otyłością prostą. Materiał i metody. Badaniami objęto 100 dzieci, w tym 50 z otyłością prostą (grupa I) i 50 z prawidłową masą ciała (grupa II) odpowiednio dobranych pod względem wieku. U dzieci oznaczono stężenie 25 hydroksywitaminy D (25(OH)D) w surowicy krwi w okresach wiosenno-letnim i jesienno-zimowym oraz oceniono podaż witaminy D (dieta/suplementy). Przeprowadzono analizę statystyczną wyników badań (Statistica 10PL). Wyniki. Średnie stężenie 25(OH)D w surowicy krwi dzieci z otyłością prostą (grupa I) wynosiło 23,6±10,8 ng/ml, a z prawidłową masą ciała (grupa II) - 26,6±9,8 ng/ml (p=0,08). Stężenie 25(OH)D≤30 ng/ml stwierdzono u 80% dzieci z grupy I i u 70% dzieci z grupy II. U 88,5% dzieci otyłych w okresie jesienno-zimowym oraz u 70,9% w okresie wiosenno-letnim występował niedobór witaminy D (p=0,002). Średnia zawartość witaminy D w dietach dzieci z grupy I i II wynosiła odpowiednio 128 IU (3,2 μg) i 188 IU (4,7 μg). Wnioski. Dzieci w wieku 1-5 lat, otyłe i z prawidłową masą ciała, stanowią grupę ryzyka wystąpienia niedoboru witaminy D, co jest konsekwencją małego spożycia i braku odpowiedniej suplementacji. Na niedobór tej witaminy są szczególnie narażone dzieci otyłe w okresie jesienno-zimowym. Dzieci w wieku 1-5 lat wymagają monitorowania stanu zaopatrzenia organizmu w witaminę D

The Frobenius FFT

Let F_q be the finite field with q elements and let ω be a primitive n-th root of unity in an extension field F_(q^d) of F_q. Given a polynomial P ∈ F_q[x] of degree less than n, we will show that its discrete Fourier transform (P(1),P(ω),…,P(ω^(n-1))) ∈ F_(q^d)^n can be computed essentially d times faster than the discrete Fourier transform of a polynomial Q ∈ F_(q^d)[x] of degree less than n, in many cases. This result is achieved by exploiting the symmetries provided by the Frobenius automorphism of F_(q^d) over F_q