Overcharging of DNA in the presence of salt: Theory and Simulation

A study of a model rod-like polyelectrolyte molecule immersed into a monovalent or divalent electrolyte is presented. Results from the hypernetted-chain/mean spherical approximation (HNC/MSA) theory, for inhomogeneous charged fluids, {\ch are} compared with molecular dynamics (MD) simulations. As a particular case, the parameters of the polyelectrolyte molecule are mapped to those of a DNA molecule. An excellent qualitative, and in some cases quantitative, agreement between HNC/MSA and MD is found. Both, HNC/MSA and MD, predict the occurrence of overcharging, which is not present in the Poisson-Boltzmann theory. Mean electrostatic potential and local concentration profiles, $\zeta$-potential and charge distribution functions are obtained and discussed in terms of the observed overcharging effect. Particularly interesting results are a very non-monotonic behavior of the $\zeta$-potential, as a function of the rod charge density, and the overcharging by {\em monovalent} counterions.Comment: 11 pages, 8 figures, RevTex, published in J. Phys. Chem. B 2001, vol. 105, pags. 1098

Structural Studies of Scallop Abductin, a Compressible Elastomer that Translates Hydrophobic Interactions to Elasticity

Abductin is a natural elastomer found as the major component of the elastic hinge ligament in marine scallops. Until now, very little was known about the structure and function of this compressible elastomer. Biochemical studies of a synthetic 25 amino acid peptide of abductin produces fibers that assemble into a gel matrix at room temperature. Further investigation of this phenomenon via temperature-dependent turbidimetry revealed that this peptide self-assembles or aggregates at 23 °C. Secondary structural studies of this peptide at different temperatures revealed that it undergoes an inverse temperature transition much like soluble elastin peptides. Replacing phenylalanine with alanine in this sequence resulted in no observable inverse temperature transition although gel formation and self-assembly persisted at room temperature as evidenced by electron microscopy and temperature-dependent turbidimetry of the dried modified peptide. Based on these data and molecular modeling predictions, a 47 amino acid abductin peptide mimetic was developed that also formed a gel-like aggregate much like the aggregate formed by the 25 amino acid abductin sequence. The abductin peptide mimetic proved to have superior gel stability as evidenced by moisture loss kinetics. Mechanical properties determination of the abductin peptide mimetic afforded a measurable elastic modulus even in the absence of covalent cross-linking. A “hydroelasticity” model is proposed to explain the possible mechanism of elasticity in this gel aggregate. The purpose of the research described herein is to develop a bioelastomer that is suitable for the repair of damaged hyaline cartilage in patients having degenerative arthritic diseases. It is expected that this research will yield a novel treatment for the repair of cartilage that circumvents the shortcomings of the currently used methods for cartilage resurfacing

Efectos entrópicos y de largo alcance en fluidos cargados complejos

En este capítulo presentamos un estudio mediante ETP y DME de las funciones gbri(r1, r2, r3) y Fbr para varios electrolitos. En los regímenes donde las teorías convencionales funcionan correctamente, encontramos que la descripción por medio de ETP es igualmente buena. Más aun, podemos destacar los siguientes resultados: (i) La obtención de la estructura del fluido a nivel de la función de correlación de tres partículas, además de que se obtiene un excelente acuerdo al comparar con los datos de DlIE. (ii) El cambio abrupto en la pendiente de la fuerza entre dos iones igualmente cargados predicho tanto en el régimen diluido como en el régimen concentrado del electrolito. (iii) En el régimen diluido del electrolito. la descripción de ESP mejora la de cualquier otra teoría existente, lo cual es un resultado notable.Los resultados principales en este capítulo son: (i) la predicción por medio de HNC/MSA del comportamiento no monotónico del potencial < el cual es confirmado por DME y (ii) la posibilidad de producir sobrecarga por iones monovalentes la cual es encontrada por ambos. HSC,íSISA y DLIE. Ambos efectos no,habían sido reconocidos anteriormente. En el tercer capítulo. se estudia la sobrecarga de una superficie plana e infinita por un electrolito tipo modelo primitivo restringido (MPR) simétrico. En primer lugar, mostramos algunos resultados típicos de las teoría de Poisson-Boltzmann y HNC/MSA para la doble capa eléctrica. Las aportaciones principales en este capítulo son: (i) La posibilidad de describir a la doble capa eléctrica (asi como al sobrecargado) en términos de tres parámetios adirnensionales. Estos, parámetros están relacionados físicamente con el volumen excluido y las energías de interacción: ion-ion e ion-superficie. (ii) Presentamos un diagrama de sobrecargado en términos de estos tres parámetros, por medio del cual se obtiene un criterio universal para el umbral de sobrecargado. En este diagrama podemos localizar las condiciones en las que los iones monovalentes producen sobrecargado y también aquellas para los ipnes polivalentes. (iii) Finalmente, en este estudio se presenta al sobrecargado como un estado ordenado que se alcanza al disminuir el número de configuraciones accesibles del sistema, i. e. su entropía. En el cuarto capítulo analizamos las consecuencias del sobrecargado en la adsorción de macroiones sobre una superficie plana e infinita, cargada uniformemente. En este estudio encontramos útil hacer una distinción entre los términos sobrecargado, inversión y revertimiento de la carga; los cuales son usados indistintamente en la literatura. Aquí mostramos efectos novedosos de los que podemos destacar los siguientes: (i) La adsorción de macroiones en una superficie (igualmente cargada. con carga opuesta y descargada). (ii) La formación de capas (layering). (iii) Las oscilaciones de los perfiles de coricentración de iones puntuales. Nuestra discusión relaciona estos efectos con el sobrecargado, la inversión y el revertimiento de la carga; además de que enfatiza el papel determinante que desempeña la entropía en tales efectos. En el capítulo 5 presentamos el método denominado eztensión a tres puntos (ETP) de las ecuaciones integrales con el cual se incluyen algunas de las correlaciones faltantes en las aproximaciones de la ecualión de OZ, dada la imposibilidad técnica para incluir todas las correlaciones de manera exacta. En este capítulo, la ETP de la ecuación HNC/MSA es aplicada al MPR simétrico. Una de las ventajas que incorpora ETP es la obtención de la función de distribución de tres partículas, gbri(r1, r2, r3). Por otra parte, la fuerza efectiva entre dos partículas del fluido Fy2 es también un resultado de ETP.En este trabajo estudiamos varios fenómenos que se presentan en los fluidos cargados, homogéneos e inhomogéneos por medio de diversos métodos de la mecánica estadística de equilibrio: ecuaciones integrales, la ecuación de Poisson-Boltzmann y los métodos de simulación molecular, en particular el método de dinámica molecular estocástica. En el primer capítulo presentamos la teoría general de las ecuaciones integrales [desarrolladas sobre la ecuación de Orstein-Zernike (OZ)] así como la teoría de Poisson-Boltmann. Los métodos de simulación molecular [Monte Carlo (MC) y dinámica molecular estocástica (DME)] son brevemente discutidos en este capítulo así como la imposición de condiciones periódicas para simular un sistema macroscópico. En este capítulo también discutimos el modelo primitivo, que es con el cual modelamos los sistemas que estudiamos. En el segundo capítulo se presenta un modelo para una molécula rígida de polielectrolito, inmersa en una solución electrolítica. Por medio de la ecuación integral (HNC/MSA) y DME estudiamos los perfiles de concentración reducida, el potencial electrostático promedio, los perfiles de distribución de carga y el potencial <. Como un caso particular, los parámetros del polielectrolito son mapeados a los parámetros de la molécula de ADN. En este estudio se encuentra que ambos, HNC/MSA y DME predicen sobrecargado. Más aun. encontramos un acuerdo cualitativo, y en algunos casos cuantitativo excelente entre HNC/MSA y DME. Las oscilaciones de los perfiles de concentración, la distribución de carga y el potencial electrostático promedio son discutidos en términos del sobrecargado

Association of occult chronic kidney disease with cardiovascular risk and their risk factors in university workers

Occult chronic kidney disease (OCKD) and cardiovascular risk (CVR) share risk factors that trigger chronic degenerative diseases. Aim. To assess the association of OCKD with CVR and its risk factors in a sample of university workers. Material and methods. This is a crosssectional study. From 89 volunteers the lipid profile, glucose, urea, creatinine and uric acid were obtained from blood as well as anthropometric measures and blood pressure. They were classified by their CVR calculated by the Framingham equation, into the groups: with-CVR and without-CVR; and by their glomerular filtration rate (GFR) into: with-OCKD and without-OCKD. Then into subgroups of each CVR factor (CVRF): sex, smoking, diabetes mellitus (DM) and hypertension. The statistical differences between groups (p <0.05) and the correlation between CVR and GFR and the odds ratio (OR) for each CVRF were determined. Results. A negative correlation between the OCKD and the CVR was obtained for men (p = - 0.743, p = 0.000) and women (p = - 0.874, p = 0.000). The overall prevalence of hypertension was 23.6% (OR = 15.43 for CVR, 95% CI, 4.04 - 58.95, OR = 14.75 for OCKD, 95% CI 2.76 - 78.23) and older than 50 years of 33.7% (OR for CVR = 20.37, 95% CI, 6.25 - 66.43). Conclusions. OCKD is strongly associated with the CVR. Furthermore, each CVRF impacts in different range and level to the development of cardiovascular disease and kidney failure

Online Optimization of LTI Systems Under Persistent Attacks: Stability, Tracking, and Robustness

We study the stability properties of the interconnection of an LTI dynamical plant and a feedback controller that generates control signals that are compromised by a malicious attacker. We consider two classes of controllers: a static output-feedback controller, and a dynamical gradient-flow controller that seeks to steer the output of the plant towards the solution of a convex optimization problem. We analyze the stability of the closed-loop system under a class of switching attacks that persistently modify the control inputs generated by the controllers. The stability analysis leverages the framework of hybrid dynamical systems, Lyapunov-based arguments for switching systems with unstable modes, and singular perturbation theory. Our results reveal that under a suitable time-scale separation, the stability of the interconnected system can be preserved when the attack occurs with "sufficiently low frequency" in any bounded time interval. We present simulation results in a power-grid example that corroborate the technical findings

Despenalización de la inhabilitación definitiva para obtener autorización para conducir, en el delito cohecho activo policial - Perú

El objetivo de la presente investigación, es proponer la despenalización de inhabilitar definitivamente al sentenciado, para obtener la autorización para conducir, en el delito de cohecho activo policial en nuestro código penal peruano, por considerar que esta forma de inhabilitación es contraria a nuestra Carta Magna. Imponer esta forma de inhabilitación, no solo es atentatoria contra la dignidad humana, sino también que transgrede los derechos fundamentales reconocidos en nuestra constitución, tales como el derecho a trabajar libremente, al libre desarrollo y bienestar, a la protección de la familia, y transgrede también principios constitucionales como son el principio de igualdad, la proporcionalidad de la pena y la resocialización del sentenciado. La metodología que se va a emplear será cualitativa, porque describiremos un problema de la realidad social peruana, para darle una solución legal. Con la presente investigación, el investigador demostró que no se puede aplicar dentro del proceso penal, una norma con rango de ley que es atentatoria contra el mismo cuerpo constitucional y más aún cuando esta ley vulnera el contenido esencial de derechos humanos, aunado a ello, se debe valorar la proporcionalidad de la pena a imponerse