Electron gas polarization effect induced by heavy H-like ions of moderate velocities channeled in a silicon crystal

We report on the observation of a strong perturbation of the electron gas induced by 20 MeV/u U$^{91+}$ ions and 13 MeV/u Pb$^{81+}$ ions channeled in silicon crystals. This collective response (wake effect) in-duces a shift of the continuum energy level by more than 100 eV, which is observed by means of Radiative Electron Capture into the K and L-shells of the projectiles. We also observe an increase of the REC probability by 20-50% relative to the probability in a non-perturbed electron gas. The energy shift is in agreement with calculations using the linear response theory, whereas the local electron density enhancement is much smaller than predicted by the same model. This shows that, for the small values of the adiabaticity parameter achieved in our experiments, the density fluctuations are not strongly localized at the vicinity of the heavy ions

Relativistic quantum dynamics in strong fields: Photon emission from heavy, few-electron ions

Recent progress in the study of the photon emission from highly-charged heavy ions is reviewed. These investigations show that high-$Z$ ions provide a unique tool for improving the understanding of the electron-electron and electron-photon interaction in the presence of strong fields. Apart from the bound-state transitions, which are accurately described in the framework of Quantum Electrodynamics, much information has been obtained also from the radiative capture of (quasi-) free electrons by high-$Z$ ions. Many features in the observed spectra hereby confirm the inherently relativistic behavior of even the simplest compound quantum systems in Nature.Comment: Version 18/11/0

Lebensdauermessungen metastabiler atomarer Zustände in heliumähnlichen schweren Ionen

Die Messung von atomaren Lebensdauern eröffnet die Möglichkeit, diverse Aspekte der atomaren Struktur aber auch der Kernstruktur zu untersuchen. Im Fall von He-ähnlichem Gold läßt sich die relativistische Feinstrukturaufspaltung 2${}^3$P${}_0$-2${}^3$P${}_1$ untersuchen, da die Lebensdauer des metastabilen 2${}^3$P${}_0$-Zustands durch Hyperfein-Mischen aufgrund des Kernspins $I=3/2^+$ von ${}^{197}$Au von dieser Feinstrukturaufspaltung abhängt. In He-ähnlichem Uran läßt sich hingegen die 2s-Lamb-Verschiebung untersuchen, da aufgrund des verschwindenden Kernspins in ${}^{238}$U kein Hyperfein-Mischen auftritt. Basierend auf der Methode der Beam-Foil-Spektroskopie, wobei mithilfe eines Magnetspektrometers der Vorteil von Teilchen-Röntgen-Koinzidenzen ausgenutzt werden konnte, ist an der Beschleunigeranlage der GSI in Darmstadt die Lebensdauer des 2${}^3$P${}_0$-Zustands in heliumählichem Gold zu $au=22,08pm0,96$ ps und in heliumähnlichem Uran zu $au=58,2pm9,5$ ps bestimmt worden. Die experimentellen Resultate stimmen mit den theoretischen Vorhersagen überein. Das Hyperfein-Mischen hängt auch vom magnetischen Moment des Kerns ab. Unter der Voraussetzung, daß die Feinstrukturaufspaltung genau genug bekannt ist, können durch Messungen der hyperfein-gemischten Lebensdauer des 2${}^3$P${}_0$-Zustands umgekehrt Kern-g-Faktoren bestimmt werden

Rekombinante Antikörper gegen tumorassoziiertes MUC1

In Adenokarzinomen wie dem Mammakarzinom wird das tumorassoziierte Antigen MUC1 überexprimiert, dessen extrazelluläre Domäne zum größten Teil aus einem als VNTR (variable number of tandem repeats)-Region bezeichneten Abschnitt besteht. Aufgrund einer im Vergleich zu normalem MUC1 veränderten, weniger starken Glykosylierung der VNTR-Region entstehen in tumorassoziiertem MUC1 neue antigene Determinanten auf Basis der Peptidsequenz und der veränderten Glykosylierung. Im Rahmen dieser Arbeit sollten aus dem Blut von Mammakarzinom-Patientinnen, die wiederholt mit einem synthetischen MUC1-Glykopeptid der VNTR-Region immunisiert worden waren, rekombinante single chain Fv-Antikörperfragmente (scFv-Fragmente) mit spezifischer Bindung an die VNTR-Region von tumorassoziiertem MUC1 gewonnen werden. Ausgehend von cDNA, die aus den peripheren Lymphozyten von mit einem synthetischen MUC1-Glykopeptid immunisierten Mammakarzinom-Patientinnen gewonnen wurde, konnten mittels PCR die für die variablen schweren und leichten Antikörperketten (VH und VL) kodierenden Gene amplifiziert werden. Durch Klonierung der VH- und VL-Gene in das Phagemid pSEX81 wurden rekombinante scFv-Antikörpergenbibliotheken hergestellt, die anschließend für eine in vitro-Selektion mit Hilfe des Phagendisplays eingesetzt wurden. Aus einer der generierten Antikörpergenbibliotheken konnte durch ein kombinatorisches Panning auf tumorassoziiertem MUC1 sowie synthetischem MUC1-Glykopeptid der VNTR-Region ein Antikörperklon mit der gewünschten Spezifität isoliert werden. Die für das isolierte Antikörperfragment kodierenden Gene wurden in den Vektor pOPE101 kloniert, um ein lösliches rekombinantes scFv-Fragment im periplasmatischen Raum von E. coli zu exprimieren. Das so produzierte scFv-Fragment IIB6 wurde nach erfolgreicher affinitätschromatographischer Reinigung aus periplasmatischen Extrakten bezüglich seiner Spezifität und Affinität analysiert. In ELISA-Bindungsstudien sowie einem Immunoblot wurde die spezifische Bindung des scFv-Fragments IIB6 an die VNTR-Region von tumorassoziiertem MUC1 belegt, wobei das minimale Epitop des Antikörperfragments die Aminosäuresequenz TRPAP besitzt. Außerdem wurde mit Hilfe einer FACS-Analyse gezeigt, dass das Antikörperfragment IIB6 spezifisch an natives, von Zellen der Mammakarzinom-Zelllinie T47D präsentiertes MUC1 bindet. Die mit Hilfe der Oberflächen-Plasmon-Resonanz ermittelten Affinitäten des generierten scFv-Fragments zu tumorassoziiertem MUC1 und synthetischem MUC1-Glykopeptid betragen 2,75 x 10-7 M bzw. 2,28 x 10-7 M. Das generierte scFv-Fragment IIB6 stellt damit ein potentiell geeignetes Ausgangsprodukt für die Herstellung eines vollständig humanen IgG-Antikörpers oder von Antikörperfusionsproteinen zur Behandlung des Mammakarzinoms sowie anderer MUC1-überexprimierender Adenokarzinome dar

Damage accumulation in thin ruthenium films induced by repetitive exposure to femtosecond XUV pulses below the single shot ablation threshold

The process of damage accumulation in thin ruthenium films exposed to multiple femtosecond XUV free electron laser FEL pulses below the critical angle of reflectance at the Free electron LASer facility in Hamburg FLASH was experimentally analyzed. The multi shot damage threshold is found to be lower than single shot damage threshold. Detailed analysis of the damage morphology and its dependence on irradiation conditions justifies the assumption that cavitation induced by the FEL pulse is the prime mechanism responsible for multi shot damage in optical coating

Ion slowing down and charge exchange at small impact parameters selected by channeling: superdensity effects

CASInternational audienceIn two experiments performed with 20-30 MeV/u highly charged heavy ions (Pb56+, U91+) channeled through thin silicon crystals, we observed the original features of superdensity, associated to the glancing collisions with atomic rows undergone by part of the incident projectiles. In particular the very high collision rate yields a quite specific charge exchange regime, that leads to a higher ionization probability than in random conditions. X-ray measurements show that electrons captured in outershells are prevented from being stabilized, which enhances the lifetime of the projectile innershell vacancies. The charge state distributions and the energy loss spectra are compared to Monte-Carlo simulations. These simulations confirm, extend and illustrate the qualitative analysis of the experimental results

Aggregation Condition-Structure Relationship of Mouse Prion Protein Fibrils.

Prion diseases are associated with conformational conversion of cellular prion protein into a misfolded pathogenic form, which resembles many properties of amyloid fibrils. The same prion protein sequence can misfold into different conformations, which are responsible for variations in prion disease phenotypes (prion strains). In this work, we use atomic force microscopy, FTIR spectroscopy and magic-angle spinning NMR to devise structural models of mouse prion protein fibrils prepared in three different denaturing conditions. We find that the fibril core region as well as the structure of its N- and C-terminal parts is almost identical between the three fibrils. In contrast, the central part differs in length of β-strands and the arrangement of charged residues. We propose that the denaturant ionic strength plays a major role in determining the structure of fibrils obtained in a particular condition by stabilizing fibril core interior-facing glutamic acid residues

Methods for Assessing Mitochondrial Function in Diabetes

A growing body of research is investigating the potential contribution of mitochondrial function to the etiology of type 2 diabetes. Numerous in vitro, in situ, and in vivo methodologies are available to examine various aspects of mitochondrial function, each requiring an understanding of their principles, advantages, and limitations. This review provides investigators with a critical overview of the strengths, limitations and critical experimental parameters to consider when selecting and conducting studies on mitochondrial function. In vitro (isolated mitochondria) and in situ (permeabilized cells/tissue) approaches provide direct access to the mitochondria, allowing for study of mitochondrial bioenergetics and redox function under defined substrate conditions. Several experimental parameters must be tightly controlled, including assay media, temperature, oxygen concentration, and in the case of permeabilized skeletal muscle, the contractile state of the fibers. Recently developed technology now offers the opportunity to measure oxygen consumption in intact cultured cells. Magnetic resonance spectroscopy provides the most direct way of assessing mitochondrial function in vivo with interpretations based on specific modeling approaches. The continuing rapid evolution of these technologies offers new and exciting opportunities for deciphering the potential role of mitochondrial function in the etiology and treatment of diabetes

Backstepping mechanism of kinesin-1

Kinesin-1 is an ATP-driven molecular motor that transports cellular cargo along microtubules. At low loads, kinesin-1 almost always steps forward, toward microtubule plus ends, but at higher loads, it can also step backward. Backsteps are usually 8 nm but can be larger. These larger backward events of 16 nm, 24 nm, or more are thought to be slips rather than steps because they are too fast to consist of multiple, tightly coupled 8-nm steps. Here, we propose that not only these larger backsteps, but all kinesin-1 backsteps, are slips. We show first that kinesin waits before forward steps for less time than before backsteps and detachments; second, we show that kinesin waits for the same amount of time before backsteps and detachments; and third, we show that by varying the microtubule type, we can change the ratio of backsteps to detachments without affecting forward stepping. Our findings indicate that backsteps and detachments originate from the same state and that this state arises later in the mechanochemical cycle than the state that gives rise to forward steps. To explain our data, we propose that, in each cycle of ATP turnover, forward kinesin steps can only occur before Pi release, whereas backslips and detachments can only occur after Pi release. In the scheme we propose, Pi release gates access to a weak binding K⋅ADP-K⋅ADP state that can slip back along the microtubule, re-engage, release ADP, and try again to take an ATP-driven forward step. We predict that this rescued detachment pathway is key to maintaining kinesin processivity under load