Conserving Crop Genetic Resources on Smallholder Farms in Hungary: Institutional Analysis

Hungary is home to a great diversity of plant and animal species, whose preservation is of global value. This paper focuses on the institutional aspects of the research project on on-farm conservation of crop genetic resources in three Environmentally Sensitive Areas of Hungary (Dévaványa, Orség-Vendvidék, Szatmár-Bereg). Implemented by the Institute of Environmental Management, St. István University and the Institute for Agrobotany in partnership with the International Plant Genetic Resources Institute, the project consists of an interdisciplinary institutional, economic, and scientific analysis. The main goal of the project is to develop a scientific understanding about the current and potential socio-economic role of agrobiodiversity maintained in home gardens. The first aim of the institutional analysis carried out by this paper is to identify the institutions and organisations that have significant impact on the seed choices and seed maintenance practices of farmers, and hence, on their access to genetic resources. The second aim is to identify and analyse different stakeholders’ perceptions of the issue at hand, as well as their interests and the values they ascribe to them.Crop genetic resources, Agro-biodiversity, Institutional analysis, Stakeholder analysis, New institutional economics, Qualitative research methods

Sejtfelszíni receptor minták mint lehetséges diagnosztikai eszközök = Cell surface receptor patterns as potential diagnostic tools

Modern biofizikai módszerek kombinált alkalmazásával (FRET, konfokális mikroszkópia, fluoreszcencia korrelációs spektroszkópia, stb.) a T sejtes immunválaszban résztvevő kulcsfontosságú membránfehérjék sejtfelszíni elrendeződését, asszociációs mintázatait, kölcsönhatásait tanulmányoztuk. A kialakuló mintázatok a jelátvitel egyes lépéseinek szervezése révén alapvetően befolyásolják a sejtek fiziológiás működését, másrészről potenciális terápiás célpontok lehetnek. Megalkottuk az IL-2/15R rendszer dinamikus heterotetramer modelljét: a releváns citokin kötődése a receptor alegységek átrendezésével alakítja ki a megfelelő nagy affinitású heterotrimert. Kimutattuk, hogy az IL-2/15R és az MHC molekulák közös szuperklasztereket alkotnak a T sejtek lipid tutajaiban. Jurkat T sejteken és aktivált CTL-eken kimutattuk a Kv1.3 káliumcsatornák és a TCR kolokalizációját. A CTL-target sejt kölcsönhatás során a CTL-ek Kv1.3 csatornái feldúsulnak a két sejt közötti immunológiai szinapszisban, felvetve a TCR és a Kv1.3 kölcsönös szabályozásának lehetőségét. A korábban limfoid és kolorektális karcinóma sejteken feltárt, az MHC I, II és az ICAM-1 részvételével kialakuló asszociációs mintázatok jelenlétét uveális melanóma sejteken is kimutattuk. RNS interferencia felhasználásával igazoltuk, hogy a kolorektális karcinóma sejteken az MHC I és ICAM-1 klasztereit és domén szintű elrendeződését e két fehérje relatív expressziós szintje dinamikus módon szabályozza. | We investigated the cell surface distribution, association motifs and interactions of key membrane proteins involved in T cell mediated immune responses by applying modern biophysical techniques (FRET, confocal microscopy, fluorescence correlation spectroscopy, etc.). The studied protein patterns have a profound influence on the physiological function of the cells via organizing certain signaling steps, and may serve as potential therapeutic targets. We proposed a dynamic heterotetrameric model for the IL-2/15R system: binding of the cytokine rearranges the receptor subunits to form the relevant heterotrimeric high affinity receptor. We demonstrated that IL-2/15 receptors and MHC glycoproteins form superclusters in lipid rafts of T cells. We showed that Kv1.3 K+ channels and TCR are colocalized on Jurkat T cells and CTLs. Kv1.3 channels are enriched in the immune synapse formed between the CTL and the target cell, raising the possibility of reciprocal regulation of TCR and Kv1.3. We identified association patterns of MHC I, II and ICAM-1 on uveal melanoma cells similar to those previously found on lymphoid and colorectal carcinoma cells. By using RNA interference we demonstrated that the clusterization and interaction of MHC I and ICAM-1 are dynamically regulated by the relative expression levels of these proteins

Ioncsatornák szerepe az immunrendszer sejtjeinek differenciálódásában és proliferációjában = The role of ion channels in differentiation and proliferation of immune cells.

Elektrofiziológiai és biokémiai módszerek kombinálásával számos új, potenciálisan immunszuppresszív hatású Kv1.3 ioncsatorna blokkoló toxint fedeztünk fel, melyeket a az Anurotonus phaiodactylus, a Centruroides elegans Thorell, a Centruroides suffusus suffusus és a Tityus stigmurus skorpiók mérgéből izoláltunk. Kimutattuk, hogy a Kv1.3 ioncsatorna inaktiváció lassulásában döntő szerepet játszik a 399-es pozícióban található hisztidin protonálódása, mely elektrosztatikus kölcsönhatáson keresztül fokozza az inaktiváció sebességét meghatározó K+ kötőhely betöltöttségét. Valószínűsítettük, hogy a Shaker K+ csatorna esetében az aktivációs és inaktivációs kapu közötti csatolás alapvető tényező a sejtmembránon átáramló ionfluxus szabályozásában. Kísérletes eredményeink szerint a Kv1.3 ioncsatornák eloszlása a plazmamembránban nem véletlenszerű, karakterisztikus mintázatot mutat. Citotoxikus és target sejt konjugátumok vizsgálatakor azt tapasztaltuk, hogy a Kv1.3 csatornák a két sejt által képzett immunológiai szinapszisba (IS) rendeződnek át, a csatornák polarizált expressziót mutatnak. A sejtfelszíni molekulák eloszlásának és távolságának kvantitatív jellemzésére új biofizikai és számítógépes eljárásokat dolgoztunk ki. Farmakológiai és biofizikai módszerekkel sikerült alátámasztanunk, hogy az éretlen dendritikus sejtek NaV1.7 nátrium, míg az érettek Kv1.3 kálium ioncsatornát fejeznek ki. | Combination of electrophysiological and biochemical approaches resulted in the identification and characterization of several new Kv1.3 blocker peptide toxins with potential immunesuppressive effect from the venoms of Anurotonus phaiodactylus, Centruroides elegans Thorell, Centruroides suffusus suffusus and Tityus stigmurus scorpions. It has been shown that protonation of His399 plays a dominant role in the regulation of the kinetics of slow inactivation of Kv1.3, suggesting a model in which the protonated histidines influence the occupancy of the K+ binding site determining the rate of inactivation. We suggest that coupling between the activation and inactivation gates of Shaker K+ channels is a fundamental factor in the regulation of the transmembrane ion flux. We showed that the surface distribution of Kv1.3 ion channels in the plasma membrane of T cells is nonrandom.. Kv1.3 channels were recruited into the immunological synapse formed between cytotoxic and target cells thereby showing a polarized channel expression. For the numerical characterization of membrane protein distributions and distances we developed new biophysical and computer methods. A combination of pharmacological, biophysical and molecular biological methods showed NaV1.7 sodium and Kv1.3 ion channel expression in the immature and mature dendritic cells, respectively

Tumorellenes hatású természetes terpenenoidok, alkaloidok és fenolos vegyületek izolálása = Isolation of natural terpenoids, alkaloids and phenolic compounds with antitumor activity

A projekt eredményeként a többségben Magyarországon előforduló növényfajokból különböző kémiai osztályba (terpenoid, fenolos vegyület, alkaloid, egyéb) tartozó vegyületeket ismertünk meg, amelyek humán eredetű tumoros sejtvonalakon tesztelve gátolják a sejtek szaporodását, illetve csökkentik tumorsejtek kemoterápeutikumokkal szemben kialakuló rezisztenciáját. Munkánk során olyan molekulákat fedeztünk fel, amelyek további in vivo állatkísérletes értékelésekre, mélyebb hatásmechanizmus vizsgálatokra érdemesek. Eredményeink rámutatnak arra, hogy a hazai növényfajokból ígéretes hatóanyagok nyerhetők, amelyek új hatékony gyógyszerek kifejlesztéséhez járulhatnak hozzá. | In the present project natural compounds belonging to different chemical classes (terpenoids, phenolic compounds alkaloids, others) were discovered mainly from plants occurring in Hungary, which possess cell growth inhibitory activity against humar tumor cell lines, or are able to reverse the chemotherapy resistance of various types of tumour cells. In frame of this project new molecules were discovered which are worthy for further in vivo evaluation on animals and for detailed investigation of their mechanism of action. Our results reveal that from the plants of the Hungarian flora promising active compounds can be obtained, which may contribute to development of new effective drugs

K+ csatornák és a T sejt receptor jelátvitelének kapcsolata = Relationship between K+ channels and T cell receptor signaling

A T limfociták aktivációjának szabályzásában a feszültség-kapuzott Kv1.3 K+ csatornák központi szerepet játszanak. A pályázat megvalósítása a során kimutattuk, hogy a Kv1.3 csatornák immunológiai szinapszisba (IS) történő átrendeződése az IS funkciójának és a csatornák aktivitásának kölcsönös szabályozási lehetőségét jelentik. E kölcsönös kapcsolat elemei közül kiemelendő, hogy a Kv1.3 csatornák kapuzási kinetikájának jelentős változását mutattuk ki a sejtmembrán lipid összetételének változása ill. a csatornák IS-be történő akkumulációja során. A csatornák IS-beli akkumulációja a T sejt membránpotenciál szabályozásának egy új formáját, a membránpotenciál oszcillációját okozta, mely Kv1.3 gátlószerekkel modulálható volt. E kísérletekhez szorosan kapcsolódott a nagy affinitású és szelektivitású Kv1.3 gátlószerek azonosítása és jellemzése. Leírtunk öt új Kv1.3 gátló skorpió toxint [?-KTx2.8 (Ce1), ?-KTx2.9 (Ce2), ?-KTx2.11 (Ce4), ?- KTx2.13 (Css20) és ?- KTx4.6 (Tst26)], és meghatároztuk azokat a kritikus aminosavakat melyek a toxinok Kv1.3 és Kv1.2 csatornák közötti szelektivitásáért felelősek. Kísérleteink során olyan egyedülálló módszert dolgoztunk ki, mely alkalmas olyan kis-molekula gátlószerek azonosítására, melyek szelektíven kötődnek a csatornák inaktivált állapotához. A kutatómunka során kapott eredmények közelebb vittek a Kv1.3 csatornák élettani funkciójának megértéséhez ill. terápiásan alkalmazható immunoszuppresszív peptidek előállításához. | Voltage-gated Kv1.3 channels play a distinguished role in regulation of T cell activation. During the research program we showed that recruitment of Kv1.3 channels into the immunological synapse (IS) results in the reciprocal regulation of the function of the IS and the activity of Kv1.3 channels. Among several aspects of this regulation we showed that the gating kinetics of Kv1.3 channels is significantly altered upon recruitment of the channels in to the IS and that the kinetics is sensitive to the lipid composition of the plasma membrane. Recruitment of Kv1.3 into the IS allows a novel type of the membrane potential regulation in T cells by periodic membrane potential oscillations, which was sensitive to Kv1.3 inhibitors. These results motivated the search for novel high affinity and selectivity Kv1.3 inhibitors. We have described five Kv1.3 inhibitor scorpion toxins [?-KTx2.8 (Ce1), ?-KTx2.9 (Ce2), ?-KTx2.11 (Ce4), ?- KTx2.13 (Css20) and ?- KTx4.6 (Tst26)], and determined critical amino acid residues responsible for the selectivity between Kv1.3 and Kv1.2 channels. We have also developed a unique method for studying K+ channels blockers having selective affinity for the inactivated channels. Results obtained during the completion of the research program led to a better understanding of the physiological role of Kv1.3 channels in T cells and to the generation therapeutic immunosuppressor peptides

Investigation of the efficiency of an interconnected convolutional neural network by classifying medical images

Convolutional Neural Network (CNN) for medical image classification has produced satisfying work [11, 12, 15]. Several pretrained models such as VGG19 [17], InceptionV3 [18], and MobileNet [8] are architectures that can be relied on to design high accuracy classification models. This work investigates the performance of three pretrained models with two methods of training. The first method trains the model independently, meaning that each model is given an input and trained separately, then the best results are determined by majority voting. In the second method the three pretrained models are trained simultaneously as interconnected models. The interconnected model adopts an ensemble architecture as is shown in [7]. By training multiple CNNs, this work gives optimum results compared to a single CNN. The difference is that the three subnetworks are trained simultaneously in an interconnected network and showing one expected result. In the training process the interconnected model determines each subnetwork’s weight by itself. Furthermore, this model will apply the most suitable weight to the final decision. The interconnected model showed comparable performance after training on several datasets. The measurement includes comparing the Accuracy, Precision and Recall scores as is shown in confusion matrix [3, 14]