Traffic Dynamics of Computer Networks

Two important aspects of the Internet, namely the properties of its topology and the characteristics of its data traffic, have attracted growing attention of the physics community. My thesis has considered problems of both aspects. First I studied the stochastic behavior of TCP, the primary algorithm governing traffic in the current Internet, in an elementary network scenario consisting of a standalone infinite-sized buffer and an access link. The effect of the fast recovery and fast retransmission (FR/FR) algorithms is also considered. I showed that my model can be extended further to involve the effect of link propagation delay, characteristic of WAN. I continued my thesis with the investigation of finite-sized semi-bottleneck buffers, where packets can be dropped not only at the link, but also at the buffer. I demonstrated that the behavior of the system depends only on a certain combination of the parameters. Moreover, an analytic formula was derived that gives the ratio of packet loss rate at the buffer to the total packet loss rate. This formula makes it possible to treat buffer-losses as if they were link-losses. Finally, I studied computer networks from a structural perspective. I demonstrated through fluid simulations that the distribution of resources, specifically the link bandwidth, has a serious impact on the global performance of the network. Then I analyzed the distribution of edge betweenness in a growing scale-free tree under the condition that a local property, the in-degree of the "younger" node of an arbitrary edge, is known in order to find an optimum distribution of link capacity. The derived formula is exact even for finite-sized networks. I also calculated the conditional expectation of edge betweenness, rescaled for infinite networks.Comment: phd thesis (135 pages, 62 figures

Otthoni nevelési környezet és iskolai teljesítmény

Kutatások sora igazolja, hogy az otthoni nevelési környezet és a gyermek iskolai teljesítménye között pozitív összefüggés van. A tanulmány ezt az összefüggést vizsgálja a különböző családtípusokban az általános iskolások körében 23 leghátrányosabb helyzetű (LHH) térségben. Elemzett adataink kérdőíves adatgyűjtésből származnak, amely a gyermekes családok körében folyt 2013-2014-ben. Az eredmények minél sokrétűbb értelmezésére - kiegészítésként - a terepen készült interjúk egy részét is felhasználtuk. A gyermekes családokra reprezentatív mintánkba az országos átlagnál lényegesen több szegény és roma család került, így adekvát képet kaphatunk arról, hogyan befolyásolja a nevelést és a tanulói sikerességet a család anyagi helyzete és etnikai hovatartozása a legelmaradottabb területeken. Számos hazai kutatás rámutatott, hogy a roma tanulók gyengébben teljesítenek az iskolában, mint nem roma társaik, ennek magyarázata pedig a rosszabb társadalmi-gazdasági státusban keresendő. A szakirodalom alapján tehát azt várjuk, hogy alapvetően a család jövedelmi viszonyai határozzák meg a tanulmányi előmenetelt az elmaradott kistérségekben is. A nemzetközi kutatási eredmények egy részének fényében ugyanakkor joggal feltételezhetjük, hogy az otthoni nevelési környezet egyes elemei nemcsak a szegénységgel függnek össze, azt erőteljesen befolyásolja a gyermek szűkebb és tágabb szocializációs közege, egy ebben a közegben elterjedt és elfogadott nevelési kultúra, parenting. A parenting pedig módosíthatja a család anyagi helyzetének hatását az általános iskolások teljesítményére. Elemzésünkben külön vizsgáltuk az anyagi ráfordítást igénylő és nem igénylő nevelési tényezőket. Eredményeink szerint az anyagi áldozatot nem igénylő nevelési tényezőkben közel áll egymáshoz az egyes családtípusok nevelési gyakorlata. A legnagyobb eltéréseket éppen az olyan, anyagi ráfordítást és előzetes szervezést igénylő tételekben tapasztaltuk, amelyek összhangban vannak az iskolai elvárásokkal és közvetlenül javíthatják az iskolai teljesítményt. Azt találtuk, hogy a tanulmányi eredményt legerősebben az befolyásolja, hogy a szülők milyen iskolai végzettséget várnak el a gyerektől

Modeling the archetype cysteine protease reaction using dispersion corrected density functional methods in ONIOM-type hybrid QM/MM calculations: the proteolytic reaction of papain

K

Shortest path discovery of complex networks

In this paper we present an analytic study of sampled networks in the case of some important shortest-path sampling models. We present analytic formulas for the probability of edge discovery in the case of an evolving and a static network model. We also show that the number of discovered edges in a finite network scales much slower than predicted by earlier mean field models. Finally, we calculate the degree distribution of sampled networks, and we demonstrate that they are analogous to a destructed network obtained by randomly removing edges from the original network.Comment: 10 pages, 4 figure

A hitchhiker from the beach: the spread of the maritime halophyte Cochlearia danica along salted continental roads

K

The theoretical study of the enzyme mechanism of papain and the early events of the activation of human transglutaminases

A cisztein proteázok enzimmechanizmusát több ízben vizsgálták, mind kísérleti, mind pedig elméleti módszerekkel a papain példáján keresztül, azonban mind ez idáig nem került publikálásra olyan közlemény, melyben egyrészt a teljes enzimreakciót összefoglalóan tárgyalták volna, másrészt pedig a mechanizmust optimált, frekvenciaanalízissel igazolt stacionárius pontokkal jellemezték volna. Jelen munkában ONIOM-EE típusú hibrid számításokkal kívántuk vizsgálni a mechanizmus részleteit. A QM/MM számítások kvantumkémiai rétegjére a sűrűségfunkcionál módszereket alkalmaztuk és teljesítőképességüket is összehasonlítottuk. Számításaink alapján a semleges és az ionpár (tiolát-imidazólium) formában jelen lévő katalitikus diád közötti átmenet spontán gáz fázisú szimuláció szerint, melyet a szolvatáció az ionpár forma irányába tol el. Az acilezési lépést illetően koncertikus reakciót találtunk, melyben a cisztein tiolát kenének nukleofil támadása és az imidazólium formában jelen lévő hisztidin delta nitrogénjéről, a szubsztrát amid nitrogénjére történő protonátmenet erősen csatolt, de nem teljesen szinkronban történik. A peptidkötés hasadása csekély energiagáttal rendelkezik, külön részlépésnek tekintendő és csupán elméleti jelentőséggel bír. A kialakult acil-enzim intermedier hidrolízisének aktiválási gátja összemérhető az acilezési részlépés esetében szükséges energiamennyiséggel, ezen – szintén koncertikus – reakció eredményeként, megfelelő karbonsav termék és a regenerálódott aktív centrum marad vissza. A papain-szerű katalitikus, központi doménnel rendelkező humán transzglutaminázok, kalciumionok által indukált konformációs aktivációját két fehérje példáján keresztül tárgyaltuk. Ugyan meglehetősen jól konzerválódott másod- és harmadlagos szerkezet fedezhető fel a véralvadási kaszkád XIII-as faktorának A alegysége (FXIII-A) és a szöveti transzglutamináz (TG2) között, azonban a szekvenciahomológiáról ugyanez már nem mondható el, mely talán már előre vetíti azon diverz biológiai funkciókat, melyek ezen enzimekhez társíthatóak. Munkánk során első ízben tárgyaltuk mikroszekundumos molekuladinamika segítségével, ezen fehérjék aktivációjának azon korai fázisát, melyben a kalciumionok kötődése történik. Szimulációink azt mutatták, hogy az FXIII-A2 esetében korábban feltételezett gyengébb kötőhelyek valóban léteznek, melyek közül kiemelendő az alegységek ugyanazon aminosavai (Asp270, Asp271) által formált kötőhely. A TG2 szöveti transzglutamináz vizsgálatánál kiemelt figyelmet fordítottunk a korábban mutagenezis kísérletekkel felderített kalciumkötőhelyek vizsgálatára. A már azonosítottnak vélt zsebek vizsgálata mellett, egy új – a dinamikai szimulációk alapján - erősnek vélt kötőhelyet is azonosítottunk, mely feltehetően a mind ez idáig ismeretlen hatodik kötőhely.The enzyme mechanism of cysteine proteases has been already investigated with both theoretical and experimental methods using papain as model system. However, by this time the full catalytic cycle was not studied in one place with the means of verified stationary points. In present work we used ONIOM-EE type hybrid calculations to explore the elementary step of the reaction mechanism and the effect of the choice of densitiy functional (including B3LYP functional) and basis set for the QM layer had been investigated. Based on our results, the transition between the neutral and the thiolate-imidazolium ion pair form of the catalytic diad is with in gas phase simulation and the solvation (treated by Poisson-Boltzmann solvation correction) pushes the equilibrium toward the ion pair form. We have found that the first acylation step of the studied mechanism is a concertic reaction in which the attack of thiolate nucleophile and the proton transfer from the imidazolium ring to the substrates amide nitrogen is strongly coupled, but not fully synchronous process (Proton coupled electron transfer, PCET). The cleavage of peptide bond possesses only a small energy barrier and its importance is only theoretical. The activation barrier regarding the hydrolysis of acyl-enzyme intermediate is comparable to the energy of the acylation step. This final step was found to be also concertic process which yield the corresponding carboxylic acid product and the regenerated active centre. The activation of human transglutaminases with papain-like catalytic core domain are clearly in connection with the presence of calcium ions, we presented the study of two human translgutaminases (FXIII-A2 and TG2) and the effects of the presence of calcium ions were deeply investigated. These two enzymes were the coagulation FXIII-A2 and the tissue transglutaminase (TG2). Both enzymes share highly conserved secondary and tertiary structures despite the relatively low sequence homology, the latter fact may predict the diverse biological functions of these enzymes. During our extensive, microsecond timescale, in silico molecular dynamics simulations, the calcium binding properties of these transglutaminases were carefully examined. Based on our results at least two new different binding sites had been identified beside the known main site of A subunits in the case of FXIII-A2. The importance of the binding site formed by the Asp270 and Asp271 residues of both main chains is highlighted. At the study of TG2 tissue transglutaminase our computational results had been compared to the existing in vitro experiments which based on site-directed mutagenesis. The most important finding was a new, strong, sixth calcium binding site of TG2.N

On the early events of the calcium induced activation of coagulation factor XIII-A2 and tissue transglutaminase: an in silico study

L

A nitrogén monoxid szerepe az akut veseelégtelenségben és a krónikus allograft nephropathiában: Genetikai és nemi különbségek. = The role of nitric oxide in acute renal failure and in chronic allograft nephropathy: Genetic and gender differences

1. L-arginin kezelés nemtől függő módon hat súlyos renális IR-s károsodásra. L-arginin hatására a renális eNOS expresszió változik nőstény állatokban, és ez hozzájárulhat az enyhébb szöveti károsodás kialakuláshoz. 2. A NKA 1 alegységek mRNS expressziója mindkét nemben csökken IR-t követően. A fehérje mennyisége és az enzim aktivitása azonban stabil marad nőstényekben. Nőstényekben fiziológiás körülmények között és IR után is nagyobb mennyiségű HSP72 expresszálódik mint hímekben. A HSP72 és NKA α1 alegység kolokalizálódik a proximális tubulus sejtek basolaterális membránján. 3. A krónikus vesebetegség progressziója során észlelt szövettani elváltozásokkal és vesefunkciós értékek emelkedésével fordítottan arányos módon változik a NOS aktivitás és nNOS fehérje expresszió a vesében. 4. A női nem rizikót jelent az akut rejekció kialakulására és az akcelerált krónikus rejekcióra. Nőstény állatokban csak magasabb dózisú CsA és/vagy RAPA kezeléssel védhető ki a kezdeti immunreakció. 5. Rövidtávú endotél protektív kezelés nem védi az „optimális” graftot isotranszplantáció esetén az enyhe-közepes hosszú távú károsodások ellen. 6. Az eNOS G894T polimorfizmusa nem játszik szerepet a graftok hosszú távú túlélésében. A HSPA1B 1267GG variáns, amely csökkent mRNS expresszióval és megváltozott stressz faktorok elleni védelemmel jár együtt a Tx és AR csoportban csökkent citoprotekciót okozhat és hozzájárulhat a graft gyorsabb elvesztéséhez. | 1. L-arginin pretreatment has a gender independent effect on renal ischemia/reperfusion (IR) injury. L-arginin pretreatment increases renal cortical eNOS expression in females and it may protect the kidney against structural damages. 2. Expression of NKA 1 mRNA subunit is decreased after renal IR injury in both genders. Protein expression and enzyme activity remained stable in females. In females HSP72 expression is higher in the kidney as compared to males already at baseline and also after renal IR. HSP72 and NKA 1 subunit are colocalyzed in the basolateral membrane of proximal tubular cells. 3. Renal NOS activity and nNOS protein expression changed inversely with structural damage and renal function parameters in chronic renal failure. 4. Female gender is a risk factor for acute renal graft rejection and for accelerated chronic rejection. In females only higher dose of CsA and/or RAPA is able to inhibit acute rejection. 5. Short-term endothelium protective therapy did not prevent the moderate chronic injury, oxidative stress and falls in function seen when optimal kidneys are grafted into syngeneic recipients. 6. eNOS G894T polymorphism plays no role in long-term allograft survival. HSPA1B 1267GG polymorphism due to decreased mRNA expression of HSP72 and altered protective function against stress factors may cause decreased cytoprotection and shorter graft survival

Emergence of a new salt-tolerant alien grass along roadsides? Occurrence of Diplachne fusca subsp. fascicularis (Poaceae) in Hungary

This paper reports the occurrence of a North American salt-tolerant taxon, Diplachne fusca subsp. fascicularis (Lam.) P.M.Peterson et N.Snow in Hungary (Central-Europe). Two earlier Hungarian observations of D. fusca were known from 1915, near Győr (West Transdanubia), later the taxon was collected by Pénzes in 1958, in downtown Budatétény (central Hungary. Both observations seem to be occasional. Recently, the taxon has started spreading in Europe, mainly on rice paddy fields, with a serious invasion potential. In North America its appearance on ruderal habitats, as well as along roads and other linear infrastructures is a well known phenomenon. The Hungarian population was found near Cegléd (Central Hungary) on the roadside of the E40 primary main road in September 2018. In July 2019 more than one thousand (mostly vegetative) individuals were detected. The salt content of the habitat shows remarkable temporal and spatial variability. At one meter distance from the edge of the paved road soil salt content was higher in spring (after the winter de-icing regime), than in autumn. Salt concentration was highest in the vicinity of the road, and decreased with increasing distance from it. Germination tests revealed a significant negative effect of NaCl concentration on germination rates, but germination occurred even on extremely saline substrates with 1.5% NaCl concentration. Considering its biology and reproduction strategy, the further spread of Diplachne fusca is highly presumable