Behaviour Analysis of Interdependent Critical Infrastructure Components upon Failure

Urban life increasingly depends on intact critical infrastructures (CIs). For this reason, protecting critical infrastructure systems from natural disasters and man-made hazards has become an important topic in urban development research in recent years as a prerequisite for building and optimizing smart cities. To increase efficiency, the connections between CIs have been strengthened increasingly, resulting in highly interdependent large-scale infrastructure systems that are vulnerable to cascading failures. Hence, studying the cascading and feedback effects caused by the failure of a CI component in a given system can help strengthen this system. Understanding the response of the system in the event of a disaster can lead to better disaster management and better planning of critical infrastructures in the future. The population heavily depends on water, electricity, and the transportation network. These three components also depend on each other to function individually. This complex nature of interdependencies must be studied in order to understand the effects induced in one system due to the failure of another. The three systems (water, transport, and electricity) and their interdependencies can be modeled using graph theory. Water, transport, and electricity networks can be further broken down into smaller components. For example, the water network comprises water treatment plants, water storage tanks, pumping stations, sewage treatment, etc. interdependency factors into the model when, for instance, a pumping station depends on electricity. Graph theory can be used to depict the pairwise relationship between the individual components. Each node in the graph represents a critical infrastructure and the edges between these critical infrastructures represent their dependency. The modeled graph is a multigraph (inter-network dependency) and multidirectional (mutual dependence of two or more components). The idea behind building this model is to simulate the response of the interdependent systems upon failure. Building a simulation tool with an underlying interdependency graph model can not only help in understanding the failure response, but can also help in building a robust system for preserving the infrastructures. The data obtained from the simulation results will contribute to a better emergency response in the event of a disaster. The failure response of a system depends largely on the failed component. Hence, three cases are considered to simulate and identify the state of the system upon failure of a component: The failed component can be a node with maximum outward dependencies, a node with maximum inward dependencies, or a random failure of a component. If a component has the maximum number of outward edges, the simulation tool will help visualize the cascading effects, whereas a system with the maximum number of incoming edges will contribute to the understanding of the feedback response as the outward nodes are not affected immediately. Another goal of CI failure analysis is to develop an algorithm for the partial restoration of specific critical services when a CI is not working at full capacity. The selection of critical infrastructure components for restoration is based on the number of people being affected

Identifikation geschlechterspezifischer Mobilitätsbarrieren anhand drittvariablengestützter Mobilitätsverhaltensanalyse

Eine wesentliche Qualitätsanforderung an Smart Cities stellt die sozial nachhaltige Entwicklung der städtischen Infrastruktur dar. Insbesondere die Bereitstellung von Verkehrsinfrastrukturen und Mobilitätsangeboten ist auf bestehende Nutzerbedürfnisse auszurichten und unterliegt dadurch Anforderungen hoher Diversität. Schlüssel zu einer sozial nachhaltigen Mobilität ist die Sicherstellung einer hinreichenden Erreichbarkeit relevanter Ziele, wie Arbeitsplätzen, Bildungs- und Versorgungseinrichtungen oder Freizeitangeboten für alle Personengruppen. Personengruppen können in der Ausübung ihrer Mobilität jedoch durch gruppenspezifische Barrieren eingeschränkt werden. Für Menschen im Rollstuhl können beispielsweise Hochborde, Treppen oder nicht-barrierefreie ÖPNV-Zugangspunkte Barrieren bilden. Menschen mit Migrationshintergrund und begrenzten Deutschkenntnissen können hingegen durch deutschsprachige Fahrgastinformationen in Ihrer Mobilität beschränkt sein. Analog ist davon auszugehen, dass spezifische Barrieren bei der Realisierung geschlechterspezifischer Mobilitätsbedürfnisse vorliegen. Um Männer und Frauen gleichwertige Mobilitätschancen zu ermöglichen, müssen ihre jeweiligen Zugangsvoraussetzungen und Mobilitätsbedürfnisse erkannt und ihre spezifischen Barrieren identifiziert werden. Daher wurde am Institut für Stadtbauwesen und Stadtverkehr anhand der Mobilitätserhebung „Mobilität in Deutschland 2008“ eine umfassende Analyse des geschlechtsspezifischen Mobilitätsverhaltens durchgeführt. Die Analyse erfolgte in zwei aufeinander aufbauenden Stufen. In einer ersten Stufe wurde eine statistisch-deskriptive Analyse der Daten vorgenommen, in der unterschiedliche Mobilitätskennwerte untersucht wurden. Anschließend wurden die gewonnenen Ergebnisse in einer zweiten Stufe durch eine Drittvariablenkontrolle validiert. Anhand der Ergebnisse wurden Personengruppen identifiziert, für die geschlechtsspezifische Unterschiede im Mobilitätsverhalten deutlich stärker auftreten, als in der Gesamtstichprobe. Dabei handelte es sich um Personen, die in einem Haushalt mit Kindern bis 14 Jahren leben, Personen ohne Hochschulabschluss, Rentner und Pensionäre, sowie Personen mit moblitätseinschränkender Behinderung

Charakterisierung molekulargenetischer Prognosefaktoren auf dem kurzen Arm des Chromosoms 1 in humanen Meningeomen.

Meningeome, zumeist benigne Neoplasien des ZNS, stellen bis heute in manchen Fällen eine diagnostische und therapeutische Herausforderung dar: Zum einen ist für die kleine Gruppe der atypischen und anaplastischen Tumoren das Grading aufgrund histopathologischer Marker trotz revidierter WHO-Klassifikation schwierig. Zum anderen ist die Rezidivhäufigkeit auch benigner Tumorvarianten ein Problem. Sichere klinische und histopathologische Diagnosekriterien von prädiktivem Wert für Rezidivhäufigkeit und maligne Transformation sind bisher nicht bekannt. Deshalb haben Prognosefaktoren auf molekularer Ebene in letzter Zeit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Als häufigste chromosomale Veränderung bei Meningeomen wurde die Monosomie 22 oder Teildeletion eines Chromosoms 22 entdeckt. Dabei scheint es sich um den primären Schritt zur Tumorentstehung zu handeln. Der zusätzliche Verlust genomischer Sequenzen auf 1p (LOH) scheint sich signifikant häufiger in atypischen und anaplastischen Meningeomen zu finden und wird deshalb als Prognosefaktor für malignes Wachstumsverhalten diskutiert. Ziel der vorliegenden Studie war die Expressionsanalyse 1p-spezifischer Transkripte, um funktionelle Konsequenzen von 1p-Deletionen in der Tumorprogression zu untersuchen und daraus diagnostische Marker zur besseren prognostischen Einschätzung zu gewinnen. Zur Validierung der m-RNA-Expression ergänzten eine Analyse der genomischen Ebene mit ausgewählten Mikrosatelliten-Markern und eine Proteinexpressionsanalyse die Untersuchung. Eine zusätzliche immunhistochemische Untersuchung der ALPL-Aktivität diente dazu, die molekulargenetischen Ergebnisse mit Hilfe einer leicht zugänglichen praktisch-diagnostischen Methode zu überprüfen. Die Ergebnisse der Transkriptionsanalyse zeigten Expressionsdefizite als Hinweis auf genomische Veränderungen gehäuft im Bereich der Gene ALPL, RAB3B und GADD45. Es konnten Zielbereiche der Deletion, aber kein einzelnes Zielgen definiert werden. Die deutliche Konzentration der Transkriptionsdefizite in den WHO II- und III-Tumoren bestätigte die von anderen Autoren beschriebene Progressionsassoziation der 1p-Alterationen in Meningeomen. Die Mikrosatellitenanalyse mit 1p-spezifischen Markern unterstützte den Verlust genomischer Sequenzen in diesem Bereich mit zunehmendem Malignitätsgrad. Die gute Korrelation der ALPL-Expression mit der Transkriptionsanalyse bestärkte die Hypothese genomischer Veränderungen des für ALPL kodierenden Gens im Rahmen der Tumorprogression. Die immunhistochemische Bestätigung eines progressionsassoziierten ALPL-Verlustes unterstützt die Erfassung eines molekulargenetischen Prognosefaktors mit Hilfe einer der Routinediagnostik leicht zugänglichen Methode. Dagegen ergaben sich für RAB3B divergente Ergebnisse, die auf komplexe Regulationsmechanismen hinweisen könnten. Die in der Studie nachgewiesenen 1p-spezifischen Transkriptionsdefizite werfen bei Annahme eines intakten Allels die Frage auf, welche molekularen Mechanismen zur vollständigen funktionellen Inaktivierung des Gens führen könnten. Eine mögliche Erklärung liefert Knudson’s „two-hit“-Modell, die jedoch in Meningeomen bisher nicht bewiesen werden konnte. Wahrscheinlicher ist ein komplexer Prozess, der morphologische, funktionelle und regulatorische Alterationen auf mehreren Ebenen beinhaltet. Die prädiktive Bedeutung von 1p-Deletionen bei Meningeomen konnte in dieser Studie bestätigt werden. Wenn es gelänge, diese Erkenntnis im klinischen Alltag nutzbar zu machen, könnten insbesondere rezidivgefährdete Meningeompatienten davon profitieren

Charakterisierung molekulargenetischer Prognosefaktoren auf dem kurzen Arm des Chromosoms 1 in humanen Meningeomen.

Meningeome, zumeist benigne Neoplasien des ZNS, stellen bis heute in manchen Fällen eine diagnostische und therapeutische Herausforderung dar: Zum einen ist für die kleine Gruppe der atypischen und anaplastischen Tumoren das Grading aufgrund histopathologischer Marker trotz revidierter WHO-Klassifikation schwierig. Zum anderen ist die Rezidivhäufigkeit auch benigner Tumorvarianten ein Problem. Sichere klinische und histopathologische Diagnosekriterien von prädiktivem Wert für Rezidivhäufigkeit und maligne Transformation sind bisher nicht bekannt. Deshalb haben Prognosefaktoren auf molekularer Ebene in letzter Zeit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Als häufigste chromosomale Veränderung bei Meningeomen wurde die Monosomie 22 oder Teildeletion eines Chromosoms 22 entdeckt. Dabei scheint es sich um den primären Schritt zur Tumorentstehung zu handeln. Der zusätzliche Verlust genomischer Sequenzen auf 1p (LOH) scheint sich signifikant häufiger in atypischen und anaplastischen Meningeomen zu finden und wird deshalb als Prognosefaktor für malignes Wachstumsverhalten diskutiert. Ziel der vorliegenden Studie war die Expressionsanalyse 1p-spezifischer Transkripte, um funktionelle Konsequenzen von 1p-Deletionen in der Tumorprogression zu untersuchen und daraus diagnostische Marker zur besseren prognostischen Einschätzung zu gewinnen. Zur Validierung der m-RNA-Expression ergänzten eine Analyse der genomischen Ebene mit ausgewählten Mikrosatelliten-Markern und eine Proteinexpressionsanalyse die Untersuchung. Eine zusätzliche immunhistochemische Untersuchung der ALPL-Aktivität diente dazu, die molekulargenetischen Ergebnisse mit Hilfe einer leicht zugänglichen praktisch-diagnostischen Methode zu überprüfen. Die Ergebnisse der Transkriptionsanalyse zeigten Expressionsdefizite als Hinweis auf genomische Veränderungen gehäuft im Bereich der Gene ALPL, RAB3B und GADD45. Es konnten Zielbereiche der Deletion, aber kein einzelnes Zielgen definiert werden. Die deutliche Konzentration der Transkriptionsdefizite in den WHO II- und III-Tumoren bestätigte die von anderen Autoren beschriebene Progressionsassoziation der 1p-Alterationen in Meningeomen. Die Mikrosatellitenanalyse mit 1p-spezifischen Markern unterstützte den Verlust genomischer Sequenzen in diesem Bereich mit zunehmendem Malignitätsgrad. Die gute Korrelation der ALPL-Expression mit der Transkriptionsanalyse bestärkte die Hypothese genomischer Veränderungen des für ALPL kodierenden Gens im Rahmen der Tumorprogression. Die immunhistochemische Bestätigung eines progressionsassoziierten ALPL-Verlustes unterstützt die Erfassung eines molekulargenetischen Prognosefaktors mit Hilfe einer der Routinediagnostik leicht zugänglichen Methode. Dagegen ergaben sich für RAB3B divergente Ergebnisse, die auf komplexe Regulationsmechanismen hinweisen könnten. Die in der Studie nachgewiesenen 1p-spezifischen Transkriptionsdefizite werfen bei Annahme eines intakten Allels die Frage auf, welche molekularen Mechanismen zur vollständigen funktionellen Inaktivierung des Gens führen könnten. Eine mögliche Erklärung liefert Knudson’s „two-hit“-Modell, die jedoch in Meningeomen bisher nicht bewiesen werden konnte. Wahrscheinlicher ist ein komplexer Prozess, der morphologische, funktionelle und regulatorische Alterationen auf mehreren Ebenen beinhaltet. Die prädiktive Bedeutung von 1p-Deletionen bei Meningeomen konnte in dieser Studie bestätigt werden. Wenn es gelänge, diese Erkenntnis im klinischen Alltag nutzbar zu machen, könnten insbesondere rezidivgefährdete Meningeompatienten davon profitieren

Negotiating the field: American Protestant missionaries in Ottoman Syria, 1823 to 1860

This thesis examines the work of the missionaries from the American Board of Commissioners for Foreign Missions (ABCFM) and the rise of a Protestant community in Ottoman Syria, from the commencement of the missionary station at Beirut in 1823, to the dissolution of the community in 1860. The primary goals of this thesis are to investigate the history of this missionary encounter and the culture of the new community. This analysis is guided by the theoretical framework of Practice Theory and employs gender as a lens to explore the development of the Protestant identity. It argues that the Protestant community in Ottoman Syria emerged within the expanding port-city of Beirut and was situated within both the American and Ottoman historical contexts. The social structures that defined this community reflect the centrality of the ABCFM missionaries within the community and reveals a latent hierarchy based upon racial difference. However, tensions within the community and subversions to the missionaries’ definition of Protestantism persisted throughout the period under review, which eventually led to the fragmentation of the community in 1860. The contribution of this thesis lies in its investigation onto the activities of women and their delineation of Protestant womanhood and motherhood, as an important manifestation of Protestant culture. This work demonstrates the centrality of women to the development of the Protestant community in Ottoman Syria and reveals the complex interpersonal relationships that defined this missionary encounter

Rapid detection by hydrops panel of Noonan syndrome with PTPN11 mutation (p.Thr73Ile) and persistent thrombocytopenia

Background: Nonimmune hydrops fetalis (NIHF) is still a challenging diagnosis. The differential diagnosis is extensive and the success of identifying a cause depends on the thoroughness of efforts to establish a diagnosis. For the early diagnosis of NIHF, a virtual gene panel diagnostic tool was developed. The female premature baby in question was delivered via emergency cesarean at 30 1 weeks of gestational age (GA) due to rapidly developing NIHF to a healthy mother. The family history was noncontributory. Methods DNA of the family was extracted and sequenced by the virtual hydrops panel with whole-exome sequencing. Results: The hydrops panel revealed Noonan syndrome (NS) with a germline mutation in PTPN11 c.218C>T (p.Thr73Ile). Conclusion: The diagnosis of our patient was rapidly confirmed by the hydrops panel. The variant of c.218C>T (p.Thr73Ile) has not yet been described in literature relating to NIHF. Only a few case reports of this variant are known. This particular mutation is associated with Noonan syndrome, congenital heart defect and persistent thrombocytopenia. Few reveal juvenile myelomonocytic leukemia

Video-based, student tutor- versus faculty staff-led ultrasound course for medical students - a prospective randomized study

Background Ultrasound education is propagated already during medical school due to its diagnostic importance. Courses are usually supervised by experienced faculty staff (FS) with patient bedside examinations or students among each other but often overbooked due to limited FS availability. To overcome this barrier, use of teaching videos may be advantageous. Likewise, peer teaching concepts solely with trained student tutors have shown to be feasible and effective. The aim was to evaluate 1) objective learning outcomes of a combined video-based, student-tutor (ViST) as compared to a FS-led course without media support, 2) acceptance and subjective learning success of the videos. Methods Two ultrasound teaching videos for basic and advanced abdominal ultrasound (AU) and transthoracic echocardiography (TTE) were produced and six students trained as tutors. Fourth-year medical students (N = 96) were randomized to either the ViST- or FS course (6 students per tutor). Learning objectives were defined equally for both courses. Acquired practical basic and advanced ultrasound skills were tested in an objective structured clinical examination (OSCE) using modified validated scoring sheets with a maximum total score of 40 points. Acceptance and subjective learning success of both videos were evaluated by questionnaires based on Kirkpatrick's evaluation model with scale-rated closed and open questions. Results 79 of 96 medical students completed the OSCE and 77 could be finally analyzed. There was no significant difference in the mean total point score of 31.3 in the ViST (N = 42) and 32.7 in the FS course (N = 35, P = 0.31) or in any of the examined basic or advanced ultrasound skill subtasks. Of the 42 ViST participants, 29 completed the AU and 27 the TTE video questionnaire. Acceptance and subjective learning success of both videos was rated positively in 14-52% and 48-88% of the rated responses to each category, respectively. Attendance of either the student or faculty tutor was deemed necessary in addition to the videos. Conclusions A ViST versus FS teaching concept was able to effectively teach undergraduate students in AU and TTE, albeit acceptance of the teaching videos alone was limited. However, the ViST concept has the potential to increase course availability and FS resource allocation

A new lateral flow assay to detect sIL-2R during T-cell mediated rejection after kidney transplantation

Kidney is the most frequently transplanted among all solid organs worldwide. Kidney transplant recipients (KTRs) undergo regular follow-up examinations for the early detection of acute rejections. The gold standard for proving a T-cell mediated rejection (TCMR) is a biopsy of the renal graft often occurring as indication biopsy, in parallel to an increased serum creatinine that may indicate deterioration of renal transplant function. The goal of the current work was to establish a lateral flow assay (LFA) for diagnosing acute TCMR to avoid harmful, invasive biopsies. Soluble interleukin-2 (IL-2) receptor (sIl-2R) is a potential biomarker representing the α-subunit of the IL-2 receptor produced by activated T-cells, e.g., after allogen contact. To explore the diagnostic potential of sIL-2R as a biomarker for TCMR and borderline TCMR, plasma and urine samples were collected from three independent KTR cohorts with various distinct histopathological diagnostic findings according to BANFF (containing 112 rsp. 71 rsp. 61 KTRs). Samples were analyzed by a Luminex-based multiplex technique and cut off-ranges were determined. An LFA was established with two specific sIL-2R-antibodies immobilized on a nitrocellulose membrane. A significant association between TCMR, borderline TCMR and sIL-2R in plasma and between TCMR and sIL-2R in urine of KTRs was confirmed using the Mann-Whitney U test. The LFA was tested with sIL-2R-spiked buffer samples establishing a detection limit of 25 pM. The performance of the new LFA was confirmed by analyzing urine samples of the 2nd and 3rd patient cohort with 35 KTRs with biopsy proven TCMRs, 3 KTRs diagnosed with borderline TCMR, 1 mixed AMR/TCMR rsp. AMR/borderline TCMR and 13 control patients with a rejection-free kidney graft proven by protocol biopsies. The new point-of-care assay showed a specificity of 84.6% and sensitivity of 87.5%, and a superior estimated glomerular filtration rate (eGFR) at the time point of biopsy (specificity 30.8%, sensitivity 85%)

Methylation of H2AR29 is a novel repressive PRMT6 target

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Covalent histone modifications are central to all DNA-dependent processes. Modifications of histones H3 and H4 are becoming well characterised, but knowledge of how H2A modifications regulate chromatin dynamics and gene expression is still very limited.</p> <p>Results</p> <p>To understand the function of H2A modifications, we performed a systematic analysis of the histone H2A methylation status. We identified and functionally characterised two new methylation sites in H2A: R11 (H2AR11) and R29 (H2AR29). Using an unbiased biochemical approach in combination with candidate assays we showed that protein arginine methyltransferase (PRMT) 1 and PRMT6 are unique in their ability to catalyse these modifications. Importantly we found that H2AR29me2 is specifically enriched at genes repressed by PRMT6, implicating H2AR29me2 in transcriptional repression.</p> <p>Conclusions</p> <p>Our data establishes R11 and R29 as new arginine methylation sites in H2A. We identified the specific modifying enzymes involved, and uncovered a novel functional role of H2AR29me2 in gene silencing <it>in vivo</it>. Thus this work reveals novel insights into the function of H2A methylation and in the mechanisms of PRMT6-mediated transcriptional repression.</p

Wrapping the alpha-crystallin domain fold in a chaperone assembly

Small heat shock proteins (sHsps) are oligomers that perform a protective function by binding denatured proteins. Although ubiquitous, they are of variable sequence except for a C-terminal similar to 90-residue "alpha-crystallin domain". Unlike larger stress response chaperones, sHsps are ATP-independent and generally form polydisperse assemblies. One proposed mechanism of action involves these assemblies breaking into smaller subunits in response to stress, before binding unfolding substrate and reforming into larger complexes. Two previously solved non-metazoan sHsp multimers are built from dimers formed by domain swapping between the alpha-crystallin domains,. adding to evidence that the smaller subunits are dimers. Here, the 2.5 angstrom resolution structure of an sHsp from the parasitic flatworm Taenia saginata Tsp36, the first metazoan crystal structure, shows a new mode of dimerization involving N-terminal regions, which differs from that seen for non-metazoan sHsps. Sequence differences in the a-crystallin domains between metazoans and nonmetazoans are critical to the different mechanism of dimerization, suggesting that some structural features seen for Tsp36 may be generalized to other metazoan sHsps. The structure also indicates scope for flexible assembly of subunits, supporting the proposed process of oligomer breakdown, substrate binding and reassembly as the chaperone mechanism. It further shows how sHsps can bind coil and secondary structural elements by wrapping them around the alpha-crystallin domain. The structure also illustrates possible roles for conserved residues associated with disease, and suggests a mechanism for the sHsp-related pathogenicity of some flatworm infections. Tsp36, like other flatworm sHsps, possesses two divergent sHsp repeats per monomer. Together with the two previously solved structures, a total of four alpha-crystallin domain structures are now available, giving a better definition of domain boundaries for sHsps