Implementation of a new bi-directional solar modelling method for complex facades within the ESP-r building simulation program

This paper provides an overview of a new method for modelling the total solar energy transmittance. It is implemented in the ESP-r building simulation program to model complex façades such as double glazed façades with external, internal or integrated shading devices. This new model has been validated and tested for several cases. The new model required changes to the solar control simulation algorithm and the user interface, so a new “Advanced optics menu” was also introduced into ESP-r. The paper presents the interface development and application of the new technique to different simulation configurations (especially different complex façades with shading devices) in a standard office building

Einstein's quantum theory of the monatomic ideal gas: non-statistical arguments for a new statistics

In this article, we analyze the third of three papers, in which Einstein presented his quantum theory of the ideal gas of 1924-1925. Although it failed to attract the attention of Einstein's contemporaries and although also today very few commentators refer to it, we argue for its significance in the context of Einstein's quantum researches. It contains an attempt to extend and exhaust the characterization of the monatomic ideal gas without appealing to combinatorics. Its ambiguities illustrate Einstein's confusion with his initial success in extending Bose's results and in realizing the consequences of what later became to be called Bose-Einstein statistics. We discuss Einstein's motivation for writing a non-combinatorial paper, partly in response to criticism by his friend Ehrenfest, and we paraphrase its content. Its arguments are based on Einstein's belief in the complete analogy between the thermodynamics of light quanta and of material particles and invoke considerations of adiabatic transformations as well as of dimensional analysis. These techniques were well-known to Einstein from earlier work on Wien's displacement law, Planck's radiation theory, and the specific heat of solids. We also investigate the possible role of Ehrenfest in the gestation of the theory.Comment: 57 pp

Physics searches at the LHC

With the LHC up and running, the focus of experimental and theoretical high energy physics will soon turn to an interpretation of LHC data in terms of the physics of electroweak symmetry breaking and the TeV scale. We present here a broad review of models for new TeV-scale physics and their LHC signatures. In addition, we discuss possible new physics signatures and describe how they can be linked to specific models of physics beyond the Standard Model. Finally, we illustrate how the LHC era could culminate in a detailed understanding of the underlying principles of TeV-scale physics.Comment: 184 pages, 55 figures, 14 tables, hundreds of references; scientific feedback is welcome and encouraged. v2: text, references and Overview Table added; feedback still welcom

Metabolomic profiles of hepatocellular carcinoma in a European prospective cohort

Background: Hepatocellular carcinoma (HCC), the most prevalent form of liver cancer, is difficult to diagnose and has limited treatment options with a low survival rate. Aside from a few key risk factors, such as hepatitis, high alcohol consumption, smoking, obesity, and diabetes, there is incomplete etiologic understanding of the disease and little progress in identification of early risk biomarkers. Methods: To address these aspects, an untargeted nuclear magnetic resonance metabolomic approach was applied to pre-diagnostic serum samples obtained from first incident, primary HCC cases (n = 114) and matched controls (n = 222) identified from amongst the participants of a large European prospective cohort. Results: A metabolic pattern associated with HCC risk comprised of perturbations in fatty acid oxidation and amino acid, lipid, and carbohydrate metabolism was observed. Sixteen metabolites of either endogenous or exogenous origin were found to be significantly associated with HCC risk. The influence of hepatitis infection and potential liver damage was assessed, and further analyses were made to distinguish patterns of early or later diagnosis. Conclusion: Our results show clear metabolic alterations from early stages of HCC development with application for better etiologic understanding, prevention, and early detection of this increasingly common cancer.This work was supported by the French National Cancer Institute (L’Institut National du Cancer; INCA; grant number 2009-139; PI: M. Jenab). AF received financial support (BDI fellowship) from the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) and Bruker Biospin. The coordination of EPIC is financially supported by the European Commission (DG-SANCO) and the International Agency for Research on Cancer. The national cohorts are supported by Danish Cancer Society (Denmark); Ligue Contre le Cancer, Institut Gustave Roussy, Mutuelle Générale de l’Education Nationale, and Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) (France); Deutsche Krebshilfe, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), and Federal Ministry of Education and Research (Germany); Hellenic Health Foundation (Greece); Italian Association for Research on Cancer (AIRC), National Research Council, Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro-AIRC-Italy, and AIRE-ONLUS Ragusa, AVIS Ragusa, Sicilian Government (Italy); Dutch Ministry of Public Health, Welfare and Sports (VWS), Netherlands Cancer Registry (NKR), LK Research Funds, Dutch Prevention Funds, Dutch ZON (Zorg Onderzoek Nederland), World Cancer Research Fund (WCRF), and Statistics Netherlands (the Netherlands); European Research Council (ERC; grant number ERC-2009-AdG 232997) and Nordforsk, and Nordic Center of Excellence Programme on Food, Nutrition and Health (Norway); Health Research Fund (FIS), Regional Governments of Andalucía, Asturias, Basque Country, Murcia (No. 6236) and Navarra, and ISCIII RETIC (RD06/0020) (Spain); Swedish Cancer Society, Swedish Scientific Council, and Regional Government of Skåne and Västerbotten (Sweden); Cancer Research UK, Medical Research Council, Stroke Association, British Heart Foundation, Department of Health, Food Standards Agency, and Wellcome Trust (UK)

Strukturelle Aufklärung und funktionelle Charakterisierung der DNA-Reparaturprozesse in DNA-Photolyasen und Cryptochrom 3

Die Einwirkung von kurzwelliger UV-Strahlung führt in allen Organismen durch die Bildung von Photoaddukten zu schwerwiegenden Schädigungen der die Erbinformationen tragenden DNA. Die überwiegend auftretenden Photoschäden sind hierbei Cyclobutanpyrimidindimere (CPDs), die durch eine photochemisch induzierte Zyklisierungsreaktion von zwei auf einem DNA-Strang benachbarten Pyrimidinen, meist Thyminen, entstehen. Die für die genetische Integrität eines Organismus notwendige Reparatur wird in vielen Lebewesen mit Hilfe von Photolyasen durch die blaulichtinduzierte Spaltung dieser Dimere bewerkstelligt. Demzufolge besteht ein großes Interesse an der Aufklärung des Reparaturmechanismus, der diesen Enzymen zugrunde liegt. Bis zum Beginn dieser Arbeit lagen drei Proteinkristallstrukturen von Photolyasen vor, die ohne Substrat kristallisiert wurden. Diese Arbeit präsentiert die bei einer Auflösung von 1.8 Å gelöste Cokristallstruktur von A. nidulans Photolyase in einem Komplex mit Duplex-DNA, die einen synthetisch hergestellten CPD-Schaden enthält. Der unter dem Einfluss der verwendeten Synchrotronstrahlung bei 100 K in zwei Thymine gespaltene CPD-Schaden ist vollständig aus der Duplex-DNA heraus- und in das aktive Zentrum der Photolyase hineingedreht. Die Struktur imitiert ein strukturelles Intermediat während der DNA-Reparatur, in dem das Zurückdrehen der Thymine in die Duplex-DNA noch nicht stattgefunden hat. Sowohl die seit langem bestehende und durch Modellrechnungen, biochemische Daten sowie NMR-Spektroskopie gestützte Hypothese des dinucleotid-flipping-Mechanismus, als auch das Knicken der DNA um 50 ° bei DNA-Bindung, konnten mit Hilfe dieser Struktur bestätigt werden. Gleichermaßen konnten die exakte Geometrie des katalytischen Flavincofaktors und der genaue Bindungsmodus des CPD-Schadens mit der Photolyase aufgeklärt werden. Die beobachteten Wechselwirkungen des Substrats mit der Proteinumgebung definieren die Sequenzabfolge 5-NpT◊TpNpNp-3 als allgemeines Erkennungsmotiv für Photolyasen. Aus strukturellen Überlegungen heraus ergeben sich für den Elektronentransport vom FAD auf den CPD-Schaden sowohl ein direkter Weg über die C8-Methylgruppe des FAD als auch ein indirekter Weg, der über die Beteiligung des Adeninrestes verläuft. Die im Verlauf dieser Arbeit erhaltenen strukturellen Erkenntnisse liefern wertvolle Informationen über das detaillierte Verständnis des wichtigsten direkten DNA-Reparaturprozesses. Cryptochrome sind strukturell eng mit den Photolyasen verwandt und bilden mit ihnen eine Superfamilie. Sie gehören zu den wichtigsten Blaulichtrezeptoren und steuern bspw. die circadiane Rhythmik in vielen Lebewesen. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Struktur und der Charakterisierung von Cryptochrom 3 (Cry3) aus A. thaliana. Das Enzym gehört zur Klasse der sogenannten DASH-Cryptochrome, deren Funktion bisher weitgehend ungeklärt ist. Durch die Aufklärung der Kristallstruktur von A. thaliana Cry3 bei einer Auflösung von 1.9 Å konnte MTHF als Antennenchromophor identifiziert werden. Die Cokristallstruktur von A. thaliana Cry3 mit einem Pentanukleotid, das einen CPD-Schaden enthält, konnte ebenfalls erfolgreich röntgenkristallographisch bei einer Auflösung von 2.0 Å gelöst werden. Analog zu der für A. nidulans Photolyase erhaltenen Cokristallstruktur, ist der DNA-Schaden ebenfalls im reparierten Zustand vor dem Zurückdrehen der beiden Thymine aus der Bindungstasche gebunden. Des Weiteren entspricht der beobachtete Bindungsmodus von DNA an A. thaliana Cry3 nahezu dem für die Photolyase festgestellten. Für die Elektronentransportwege ist daher zu vermuten, dass sie weitgehend übereinstimmen. Zur Erweiterung ihres aktiven Spektrums besitzen Photolyasen als Antenntenchromophore 8-HDF, MTHF oder FAD. Die im dritten Teil dieser Arbeit durchgeführten ELISA-Aktivitätsassays an FMN-haltiger T. thermophilus Photolyase zeigen im Vergleich mit der cofaktorfreien R46E-Mutante bei 450 nm eine achtfach höhere Reparaturaktivität und bestätigen damit die Bedeutung des alternativen Antennenchromophors FMN. Durch Rekonstitution der T. thermophilus Photolyase mit natürlich vorkommendem FMN und 8-HDF sowie dem artifiziellen 8-Iodo-8-demethylriboflavin (8-IRF) und anschliessender kristallographischen Bestimmung der Bindungsmodi konnten die Vielseitigkeit der Antennenbindungstasche klar beweisen. Der Einbau unterschiedlicher Antennenchromophore mit verschiedenen spektralen Eigenschaften ermöglicht so künftig ein „Wellenlängentuning“ und die Erweiterung des aktiven Spektrums für die DNA-Reparatur von Photolyasen

Association of plasma Vitamin D metabolites with incident type 2 diabetes : EPIC-InterAct case-cohort study

Background: Existing evidence for the prospective association of vitamin D status with type 2 diabetes (T2D) is focused almost exclusively on circulating total 25-hydroxyvitamin D [25(OH)D] without distinction between its subtypes: Nonepimeric and epimeric 25(OH)D3 stereoisomers, and 25(OH)D2, the minor component of 25(OH)D. We aimed to investigate the prospective associations of circulating levels of the sum and each of these three metabolites with incident T2D. Methods: This analysis in the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC)-InterAct case-cohort study for T2D included 9671 incident T2D cases and 13,562 subcohort members. Plasma vitamin D metabolites were quantified by liquid chromatography-mass spectrometry. We used a multivariable Prentice-weighted Cox regression to estimate hazard ratios (HRs) of T2D for each metabolite. Analyses were performed separately within country, and estimates were combined across countries using random-effects meta-analysis. Results: The mean concentrations (SD) of total 25(OH)D, nonepimeric 25(OH)D3, epimeric 25(OH)D3, and 25(OH)D2 were 41.1 (17.2), 40.7 (17.3), 2.13 (1.31), and 8.16 (6.52) nmol/L, respectively. Plasma total 25(OH)D and nonepimeric 25(OH)D3 were inversely associated with incident T2D [multivariable-adjusted HR per 1 SD = 0.81 (95% CI, 0.77, 0.86) for both variables], whereas epimeric 25(OH)D3 was positively associated [per 1 SD HR = 1.16 (1.09, 1.25)]. There was no statistically significant association with T2D for 25(OH)D2 [per 1 SD HR = 0.94 (0.76, 1.18)]. Conclusions: Plasma nonepimeric 25(OH)D3 was inversely associated with incident T2D, consistent with it being the major metabolite contributing to total 25(OH)D. The positive association of the epimeric form of 25(OH)D3 with incident T2D provides novel information to assess the biological relevance of vitamin D epimerization and vitamin D subtypes in diabetes etiology