Defining the Constraints on Microbial Evolution via Horizontal Gene Transfer: Uncovering the Roles of Protein Complexity, Function and Divergence

Although much of the observed prokaryotic diversity on Earth is the product of incremental accumulation of beneficial mutations with small phenotypic effects, horizontal transfer of whole genes (HGT) has shaped adaptive prokaryotic evolution as well. Understanding the evolutionary and cellular mechanisms governing horizontal gene transfer (HGT) is critical for predicting how bacterial genomes and phenotypes evolve. Experiments were used to investigate the covariance between changes in Escherichia coli (E.coli) fitness caused by horizontal gene transfer (HGT) of exogenously expressed genes and the number and complexity of the protein connectivity of the manipulated genes. Prior work investigating natural HGT among multiple bacterial taxa in combination with network theory, which provides a theoretical framework for characterizing the complexity of protein interaction (protein connectivity), shows that not all genes are transferred between bacteria equally. Surprisingly the underrepresented genes tend to occupy highly connected network positions. The manipulative experiments presented here tested the hypothesis that the protein connectivity in the recipient genome profoundly influences HGT. First, changes in relative fitness were measured in a pooled population created from approximately 4122 E.coli cell lineages, each of which expressed a single different E.coli gene transferred via an HGT. This work showed that the covariance between the protein connectivity complexity and gene transferability was more complicated than previously suggested. While the complexity of protein connectivity was important, the clustering of those interactions and the biological function of the gene also had a significant role. In a subsequent experiment, the role of sequence divergence was included into the analysis via individual fitness measurements for 178 E.coli cell linages each over expressing genetic homologs from Vibrio cholera (89 genes) and Staphylococcus aureous (89 genes). Surprisingly, the role of protein connectivity was insignificant when compared to the role of divergence. Finally, a study of the population dynamics of a large megaplasmid was used to illustrate the patterns and processes governing the acquisition and maintenance of large transfers of genetic material via HGT. In the conclusion, patterns of covariance between cell fitness and protein connectivity are discussed.Doctor of Philosoph

Формування військово-прикладних навичок студентів закладів вищої освіти в процесі фізичного виховання

Актуальність. Підтримання високого рівня бойової здатності військовослужбовців є першочерговим завданням Збройних сил задля успішного виконання завдань за призначенням. Професійна діяльність офіцерів висуває нові вимоги, із якими випускники кафедр підготовки офіцерів запасу раніше не стикалися в повсякден- ному житті. Насамперед це постійна готовність виконувати завдання військово-професійної діяльності в будь- який час і за будь-яких умов. Отже, актуальним питанням залишається формування військово-прикладних навичок студентів ЗВО в процесі фізичного виховання, які дають змогу оптимізувати процес пристосування випускників КПОЗ до умов військової діяльності й виконання бойових завдань. Мета роботи – визначити ефективність впливу фізичного виховання на формування військово-прикладних навичок студентів закладів вищої освіти, які навчаються на кафедрі підготовки офіцерів запасу. Методи – аналіз наукової й методичної літератури, тестування, методи математичної статистики. Результати. Виявлено, що результати, отримані під час тестування фізичної підготовленості студентів, не відповідають вимогам Інструкції з фізичної підготовки в системі Міністерства оборони України для випускників ЗВО. Водночас аналіз вступних іспитів із фізичної підготовки цих студентів на військову кафедру виявив, що всі респонденти під час випробувань проде- монстрували позитивні результати з фізичної підготовки. Висновки. Проведені дослідження дали змогу з’ясувати, що офіцери, які отримали вищу освіту в закладах вищої освіти та одночасно навчалися за програмою підготовки офіцерів запасу, мають низькі результати з фізичної підготовленості. Крім того, вони виявилися не здатними організовувати й проводити фізичну підготовку з підлеглим особовим складом. Це пов’язано з не розвʼязаними раніше проблемами системи військової освіти, а проблемні питання низького рівня загально- військової підготовки офіцерів запасу командири та начальники різних рівнів намагалися вирішити за рахунок підвищення якості й обсягу професійної підготовки

Analysis of the dynamics of physical development of cadets as a result of the application of crossfit equipment

Purpose: to investigate the impact of classes in the program of physical training of cadets of military institutions of higher education at the stage of primary training with the use of crossfit tools on the physical development of cadets. Material & Methods: was organized and conducted. anthropometric study and calculation of indices of physical development of cadets. The study was conducted in the sanitary section of the National Academy of Ground Forces named after Hetman Petro Sahaidachny by medical personnel 30 minutes after the ascent. Results: it was determined that conducting training sessions using crossfit equipment has a positive effect on strengthening the musculoskeletal system of cadets and improving their muscular system (especially the muscles of the back, legs and shoulder girdle). During the study of body weight, there were positive changes in the direction of weight reduction by 3.62 kg (t=2.52; p0.05). As a result of the pedagogical experiment, it was determined that the dynamometry indicators of the right and left hands of EG and CG cadets at the end of the experiment differ significantly (p0.05) and are reliable. As for the Quetelet index, there were positive changes towards improvement, namely: at the beginning of the experiment it was 4.85 g/cm (t=0.69; p>0.05), at the end – 25.80 g/cm (t=4.09; p<0.001), which emphasizes the positive impact of exercise and crossfit. Conclusions: it has been proven that the application of a physical training program at the stage of primary training with the use of crossfit equipment ensures the positive development and strengthening of the musculoskeletal system of cadets, the improvement of their muscular system. Under the influence of systematic crossfit classes, the VL increases, the circumferences of the chest and shoulders increase, the volume of the waist decreases, and body weight stabilizes. These circumstances have a positive effect on the work capacity of cadets, improve their physical health, improve their well-being and increase their work efficiency

Педагогічна технологія професійної та фізичної підготовки військовослужбовців артилерійської розвідки до виконання бойових завдань

Актуальність. Необхідність підтримання на належному професійному рівні бойової готовності військово- службовців є метою та основною умовою для успішного виконання ними завдання щодо захисту нашої держави від агресора з боку російської федерації. Нарощування російською федерацією поблизу Державного кордону України угрупування військ із потужним ударно-наступальним потенціалом, створення нових, розширення й модернізація наявних баз та об’єктів військової інфраструктури можуть надати агресору певної переваги. За цих умов підвищилася роль початкового періоду бойових дій, основним змістом яких виступають захисні операції Збройних сил України, у тому числі з використанням підрозділів і частин артилерії Сухопутних військ. З огляду на те, що Збройні сили України беруть участь у бойових діях, виникла необхідність пошуку засобів, методик та комплексів фізичної підготовки, які б забезпечили якісну підтримку професійної працездатності військовослужбовців і готовність до виконання бойових завдань. Мета роботи – обґрунтувати та перевірити ефективність педагогічної технології професійної й фізичної підготовленості військовослужбовців артилерій- ської розвідки до виконання бойових завдань. Методи дослідження – аналіз наукової літератури та документальних джерел, спостереження, тестування; педагогічний експеримент, методи математичної статистики. Результати. Ефективність розробленої педагогічної технології перевірялася в ході педагогічного експери- менту, у якому взяли участь 26 військовослужбовців артилерійської розвідки експериментальної групи (ЕГ) і 27 військовослужбовців контрольної групи (КГ). Педагогічний експеримент проводили на базі 184 Навчального центру Національної академії сухопутних військ протягом одного року. Експериментально підтверджено ефективність розробленої педагогічної технології (р<0,05). Висновки. Результати педагогічного експерименту свідчать про необхідність досягнення максимального прикладного значення використовуваних засобів і методів фізичного тренування для ефективного виконання бойових завдань

Особливості способу життя військовослужбовців, що мали контузію, як чинник, що впливає на бойову готовність

Актуальність. Діяльність військовослужбовця характеризується постійним підвищеним фізичним та психічним напруженням, впливом на його психіку певних стресових чинників бойової діяльності, пов’язаних із постійним ризиком для життя. Зі свого боку, постійне напруження під час виконання специфічних завдань, порушення режиму дня, харчування та відпочинку зменшують пристосувальні резерви організму та призводять до розвитку дезадаптаційного синдрому, порушень психоемоційного статусу й працездатності. Фізична підготовка як основний елемент бойової підготовки являє собою важливий чинник, від якого залежать профе- сійна реалізація й становлення військовослужбовців як фахівців своєї справи, що забезпечує якісне виконання бойових завдань, адже спроможне забезпечити швидку адаптацію до військової служби та швидке оволодіння військово-прикладними навичками. Отже, забезпечення своєчасної реабілітації й відновлення функціональних можливостей є важливим та актуальним науково-практичним завданням сучасної спортивної науки. Мета роботи – дослідити й проаналізувати особливості способу життя та стан спеціальних фізичних якостей військо- вослужбовців, які мали контузію, як чинників, що забезпечують бойову готовність. Методи – аналіз наукової літератури та документальних джерел, спостереження, тестування; педагогічний експеримент. Результати. Проведені дослідження свідчать про важливість оцінки й аналізу особливостей способу життя військовослуж- бовців, які мали контузію. Результати анкетування свідчать про те, що спосіб життя більшості учасників є таким, що не відповідає гігієнічним нормативам (недостатня тривалість нічного сну, порушення режиму харчу- вання, надлишкова тривалість професійної діяльності тощо). Установлено негативну тенденцію, що полягає в поступовому скороченні питомої ваги осіб із загальним станом за рахунок збільшення кількості осіб із незадовільним станом, присутні чинники ризику, які суттєво знижують бойову здатність військовослужбовців. Висновки. Результати дослідження свідчать про пошук чинників, які потребують організації цілеспрямованої рекреації, метою якої є відновлення функціональних можливостей військовослужбовців

Дослідження функціонального стану нервової системи військо¬вослужбовців, які мали контузію шляхом використання скринінг-тестів

Analysis of servicemen participation in hostilities on the territory of the state has led to a significant increase in the number of personnel who have combat wounds, mutilations or injuries. Almost all participants in hostilities have health impairments, namely PCS, the prevalence of which is more than 70 % of the total number of injuries. This contingent of servicemen is important for the Ukrainian army, as their combat experience is a basis for the development and improvement of training of military specialists` training. However, their state of health can be an obstacle to the successful performance of their functional duties. The Purpose of the Study – to comprehensively investigate the functional state of the nervous system of servicemen who had PCS, using a battery of tests aimed at studying the psycho-emotional state. Research Stuff and Methods – 36 servicemen (average age 32,22±1,26 years) who had a history of concussion took part in the study. A set of tests included: tapping test, the Romberg test, finger-nose test, “Walking in a straight line with open and closed eyes” test, and the Yarotsky`s test. Findings. The tests used meet the basic requirements for screening, it means, they are simple, visual, economically feasible and allow obtaining sufficiently informative information about the health state of the participants. The absence of deep lesions of the nervous system was confirmed, that is, the testing proves the conclusions made regarding the pre-nozological nature of health disorders again

Mathematical Justification of the Sports Selection of Jumpers in the Water at the Stage of Initial Training

The relevance of the issue is determined by the fact that an athlete possessing genetic and physiological abilities that were discovered in time can master a complex jumping program and execute it excellently at a high technical level. Therefore, it is important to mathematically substantiate the criteria for children enrollment to the sports schools. The Purpose of the Study is to determine indicators affecting sports readiness, to calculate their prognostic significance and to form criteria for the selection of jumpers into the water at the stage of initial training. Stuff Material and Methods. The research was organized over three stages in the period from January 2020 to December 2021, with the determination of the normative assessment of technical readiness, the conduct of an ascertaining pedagogical experiment and factor analysis, the calculation of multiple regression equations relative to the total coefficient of difficulty of arbitrary jumps and the average coefficient of the complexity of jumps. 139 boys (10,98±0,1 years; range: 9–13 years) and 96 girls (11,02±0,1 years; range: 9–13 years) beginners (schoolchildren) took part in the study. The number of athletes is divided by age groups: boys – 9 years old (n=25); 10 years (n = 30); 11 years (n = 30); 12 years (n = 31); 13 years old (n = 23); girls – 9 years old (n=16); 10 years (n=23); 11 years (n=18); 12 years (n=21); 13 years old (n=18). The study was organized and carried out with athletes of the Junior High School (Lviv) and Yantar Junior High School (Novoyavorivsk). During the educational and training meetings, testing and measuring of anthropometric indicators, determination of the speed of a simple sensorimotor reaction and conscious self-regulation of sensorimotor activity, research of vestibular stability were carried out. All measurements were taken before training in the morning and in the afternoon at 9:00 and 15:00. According to the Results of the Research, the indicators that have prognostic significance for the success of the sport`s improvement of young jumpers at the stage of improving their sports training have been determined. The total indicators of physical fitness, the nystagmus amplitude during and after turning to the right, the speed of a simple motor reaction have been included. The comprehensive assessment obtained by calculating multiple regression equations has a high prognostic value and is an effective method of predicting the success of the sport`s improvement of young jumpers at the stage of initial sports training. Conclusions. It is proved that the comprehensive assessment obtained by calculating multiple regression equations has a high prognostic value and is an effective method of predicting the success of the sport`s improvement of young jumpers at the initial sports training stage

Extragenic suppressor mutations in ΔripA disrupt stability and function of LpxA

Abstract Background Francisella tularensis is a Gram-negative bacterium that infects hundreds of species including humans, and has evolved to grow efficiently within a plethora of cell types. RipA is a conserved membrane protein of F. tularensis, which is required for growth inside host cells. As a means to determine RipA function we isolated and mapped independent extragenic suppressor mutants in ∆ripA that restored growth in host cells. Each suppressor mutation mapped to one of two essential genes, lpxA or glmU, which are involved in lipid A synthesis. We repaired the suppressor mutation in lpxA (S102, LpxA T36N) and the mutation in glmU (S103, GlmU E57D), and demonstrated that each mutation was responsible for the suppressor phenotype in their respective strains. We hypothesize that the mutation in S102 altered the stability of LpxA, which can provide a clue to RipA function. LpxA is an UDP-N-acetylglucosamine acyltransferase that catalyzes the transfer of an acyl chain from acyl carrier protein (ACP) to UDP-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) to begin lipid A synthesis. Results LpxA was more abundant in the presence of RipA. Induced expression of lpxA in the ΔripA strain stopped bacterial division. The LpxA T36N S102 protein was less stable and therefore less abundant than wild type LpxA protein. Conclusion These data suggest RipA functions to modulate lipid A synthesis in F. tularensis as a way to adapt to the host cell environment by interacting with LpxA.http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/110509/1/12866_2014_Article_336.pd

Dynamic Evolution of Pathogenicity Revealed by Sequencing and Comparative Genomics of 19 Pseudomonas syringae Isolates

Closely related pathogens may differ dramatically in host range, but the molecular, genetic, and evolutionary basis for these differences remains unclear. In many Gram- negative bacteria, including the phytopathogen Pseudomonas syringae, type III effectors (TTEs) are essential for pathogenicity, instrumental in structuring host range, and exhibit wide diversity between strains. To capture the dynamic nature of virulence gene repertoires across P. syringae, we screened 11 diverse strains for novel TTE families and coupled this nearly saturating screen with the sequencing and assembly of 14 phylogenetically diverse isolates from a broad collection of diseased host plants. TTE repertoires vary dramatically in size and content across all P. syringae clades; surprisingly few TTEs are conserved and present in all strains. Those that are likely provide basal requirements for pathogenicity. We demonstrate that functional divergence within one conserved locus, hopM1, leads to dramatic differences in pathogenicity, and we demonstrate that phylogenetics-informed mutagenesis can be used to identify functionally critical residues of TTEs. The dynamism of the TTE repertoire is mirrored by diversity in pathways affecting the synthesis of secreted phytotoxins, highlighting the likely role of both types of virulence factors in determination of host range. We used these 14 draft genome sequences, plus five additional genome sequences previously reported, to identify the core genome for P. syringae and we compared this core to that of two closely related non-pathogenic pseudomonad species. These data revealed the recent acquisition of a 1 Mb megaplasmid by a sub-clade of cucumber pathogens. This megaplasmid encodes a type IV secretion system and a diverse set of unknown proteins, which dramatically increases both the genomic content of these strains and the pan-genome of the species

Розробка моделі програмно-керованого маршрутизатора з адаптивним вибором алгоритмів обслуговування черг

The object of the research is the processes of managing resources of queues in network devices of telecommunication networks. The one of most problem places is ineffective management of queues in network devices that results in worsening the servicing quality. They are based mainly on decentralized algorithms of managing resources, realized on separate nodes of networks. The other important disadvantage is realization of the static hand strategy of allocation of channel resources, which managing process is not always adequate to the profile of input traffic. At the same time solutions, received on separate network nodes in concrete time moments, are not coordinated in the process.For eliminating the aforesaid shortcomings, there is offered to use the improved method of servicing queues in network devices, one of key differences of the offered method is in the control over the time packets’ being in queues. And under conditions of exceeding the permissible time of waiting, a packet is transmitted on a queue with a lower priority and first-turn servicing. It gives a possibility to improve the effectiveness of allocation of network resources by the criterion of servicing quality.For realizing this approach, there was developed the software-based router model that, as opposite to known ones, has a module structure and gives a possibility to reproduce the work of a telecommunication network of any configuration in the real-time mode. It is provided to use the router prototype for adaptive servicing the load of the main level. Comparing to analogous systems, created, based on CISCO equipment, the aforesaid model provides competitive advantages at the guaranteed quality of servicing the determined real-time streams with the synchronous decrease of cost and complication of their setting. Under conditions of the additional productivity of hardware of the router prototype, the offered model is realized by the developed software. It provides an advantage by the efficiency of delivering correspondent real-time stream, namely decrease of delays at their processing reaches 40 %, jitter decrease – 35 %.Объектом исследования являются процессы управления ресурсами очередей в сетевых устройствах телекоммуникационных сетей.Одним из самых проблемных мест является неэффективное управление очередями в сетевых устройствах, которое приводит к ухудшению качества обслуживания. В их основу положены преимущественно децентрализованные алгоритмы управления ресурсами, реализуемые на отдельных узлах сети. Вторым важным недостатком является реализация статической ручной стратегии распределения канальных ресурсов, процесс управления которых не всегда адекватный профиля входящего трафика. Кроме того, в процессе управление не координируются решения, полученные на отдельных сетевых узлах в конкретные моменты времени.Для устранения указанных недостатков предлагается использовать усовершенствованный метод обслуживания очередей в сетевых устройствах, одно из ключевых отличий предлагаемого подхода состоит в том, что ведется контроль за временем пребывания в очередях пакетов. И в условиях превышения допустимого времени ожидания пакет передается на очередь с низким приоритетом и первоочередным обслуживанием. Это дает возможность повысить эффективность распределения сетевых ресурсов по критерию качества обслуживания.Для реализации данного подхода разработана модель программно-управляемого маршрутизатора, которая, в отличие от известных, имеет модульную структуру и позволяет в режиме реального времени воспроизводить работу телекоммуникационной сети любой конфигурации. Прототип маршрутизатора предполагается использовать для адаптивного обслуживания нагрузки магистрального уровня. По сравнению с аналогичными системами, созданными на основе оборудования CISCO, заявленная модель обеспечивает конкурентные преимущества с гарантированным качеством обслуживания определенных потоков реального времени с одновременным уменьшением стоимости и сложности их настройки. В условиях достаточной производительности аппаратного обеспечения прототипа маршрутизатора, заявленная модель реализуется разработанным программным обеспечением. Это обеспечивает выигрыш по оперативности доставки соответствующих потоков реального времени, а именно снижение задержек при их обработке достигает 40 %, снижение джиттера – 35 %.Об'єктом дослідження є процеси управління ресурсами черг у мережевих пристроях телекомунікаційних мереж.Одним з найбільш проблемних місць є неефективне управління чергами в мережевих пристроях, що призводить до погіршення якості обслуговування. В їх основі покладені переважно децентралізовані алгоритми управління ресурсами, що реалізуються на окремих вузлах мережі. Другим важливим недоліком є реалізація статичної ручної стратегії розподілу канальних ресурсів, процес управління яких не завжди адекватний профілю вхідного трафіку. Крім того, в процесі управління не координуються рішення, отримані на окремих мережевих вузлах в конкретні моменти часу.Для усунення зазначених недоліків пропонується використати удосконалений метод обслуговування черг у мережевих пристроях, одне з ключових відмінностей пропонованого підходу полягає в тому, що ведеться контроль за часом перебування в чергах пакетів. І в умовах перевищення допустимого часу очікування пакет передається на чергу із нижчим пріоритетом та першочерговим обслуговуванням. Це дає можливість підвищити ефективність розподілу мережевих ресурсів за критерієм якості обслуговування.Для реалізації даного підходу розроблено модель програмно-керованого маршрутизатора, яка на відміну від відомих, має модульну структуру та дає змогу в режимі реального часу відтворювати роботу телекомунікаційної мережі будь-якої конфігурації. Прототип маршрутизатора передбачається використати для адаптивного обслуговування навантаження магістрального рівня. У порівнянні з аналогічними системами, створеними на основі обладнання CISCO, заявлена модель забезпечує конкурентні переваги за гарантованою якістю обслуговування визначених потоків реального часу з одночасним зменшенням вартості та складності їх налаштування. За умов достатньої продуктивності апаратного забезпечення прототипу маршрутизатора, заявлена модель реалізується розробленим програмним забезпеченням. Це забезпечує виграш за оперативністю доставки відповідних потоків реального часу, а саме зниження затримок при їх опрацюванні сягає 40 %, зниження джитеру – 35 %