Automist - A Tool for Automated Instruction Set Characterization of Embedded Processors

The steadily increasing performance of mobile devices also implies a rise in power consumption. To counteract this trend it is mandatory to accomplish software power optimizations based on accurate power consumption models characterized for the processor. This paper presents an environment for automated instruction set characterization based on physical power measurements. Based on a detailed instruction set description a testbench generator creates all needed test programs for a complete characterization. Afterwards those programs are executed by the processor and the energy consumption is measured. For an accurate energy measurement a high performance sampling technique has been established, which can be either clock or energy driven

Compiler-based Software Power Peak Elimination on Smart Card Systems

RF-powered smart cards are widely used in different application areas today. For smart cards not only performance is an important attribute, but also the power consumed by a given application. The power consumed is heavily depending on the software executed on the system. The power profile, especially the power peaks, of an executed application influence the system stability and security. Flattening the power profile can thus increase the stability and security of a system. In this paper we present an optimization system that allows a reduction of power peaks based on a compiler optimization. The optimizations are done on different levels of the compiler. In the backend of the compiler we present new instruction scheduling algorithms. On the intermediate language level we propose the use of iterative compiling for reducing critical peaks

Influence of the hyperfine structure on plutonium in resonant laser-SNMS

Resonance ionization mass spectrometry is an ultra-sensitive and highly element selective tool for spectroscopy, ionization and detection of atoms and thus enables rare isotope determination. In combination with spatially resolved sputtering of neutrals by an initial ion beam, e.g. within a commercial secondary ion mass spectrometer, an isotope and isobar selective analysis technique with resolution on the micrometer scale for particles and surfaces is realized. Detection of minuscule amounts of specific actinides, e.g. of plutonium, in environmental and technical samples by this ultra-trace analysis technique requires detailed knowledge about the atomic physics of the element. Identification and characterization of the specific resonance ionization scheme applied within the particular geometry of the apparatus in use is needed. An analysis of the dependence of the specifications, specifically regarding the influence of the relative laser beam polarizations is presented here as an aspect, that could have a severe impact on isotope ratio precision and overall efficiency in the resulting ion signal

New horizons in microparticle forensics: Actinide imaging and detection of 238 Pu and 242m Am in hot particles

Micrometer-sized pollutant particles are of highest concern in environmental and life sciences, cosmochemistry, and forensics. From their composition, detailed information on origin and potential risks to human health or environment is obtained. We combine secondary ion mass spectrometry with resonant laser ionization to selectively examine elemental and isotopic composition of individual particles at submicrometer spatial resolution. Avoiding any chemical sample preparation, isobaric interferences are suppressed by five orders of magnitude. In contrast to most mass spectrometric techniques, only negligible mass is consumed, leaving the particle intact for further studies. Identification of actinide elements and their isotopes on a Chernobyl hot particle, including 242mAm at ultratrace levels, proved the performance. Beyond that, the technique is applicable to almost all elements and opens up previously unexplored scientific applications

Análisis de la adaptación de la fase endosimbiótica de Rhizobium leguminosarum bv. viciae a diferentes hospedadores

Los rizobios son alfa-proteobacterias capaces de infectar las raíces de las leguminosas e inducir en las mismas la formación de un nuevo órgano, el nódulo radicular. En dicho nódulo las células bacterianas, diferenciadas en bacteroides especializados en la fijación de nitrógeno, están rodeadas de una membrana peribacteroidal a través de cual la planta controla el intercambio de nutrientes hacia y desde el bacteroide. La adaptación de las bacterias al estilo de vida simbiótico es el resultado de un proceso de co-evolución entre ambos socios en el que se produce el intercambio de fuentes carbonadas y nitrógeno fijado en forma de amonio. En el proceso de establecimiento de la simbiosis se han descrito compuestos de diversa naturaleza química (flavonoides, lipoquitooligosacáridos, EPS) que median un reconocimiento específico entre el rizobio y la leguminosa.1 Sin embargo, el intercambio de señales no termina con la formación del nódulo. El funcionamiento de la simbiosis Rhizobium-leguminosa supone el ajuste metabólico de ambos componentes simbióticos en proceso cuyos detalles aún se desconocen. Uno de los objetivos de nuestro laboratorio se centra en el estudio de la adaptación de Rhizobium a la simbiosis analizando cómo la bacteria responde al ambiente nodular proporcionado por la planta. Recientemente se ha descrito que en el caso de las leguminosas que inducen nódulos indeterminados (con actividad meristemática persistente) como Medicago, Pisum, o Vicia, la planta envía al bacteroide una batería de múltiples péptidos denominados NCR (Nodule-specific Cystein-Rich). de los que no se conoce la función concreta, aunque se ha demostrado que algunos de ellos son capaces de inducir modificaciones en células en cultivo similares a las descritas en bacteroides (inhibición de la división celular, endorreduplicación y alteraciones en la permeabilidd de la membrana).2 La hipótesis actual es que la acción combinada de los NCR controla parcial o totalmente la fisiología de la bacteria induciendo su diferenciación en bacteroide y convirtiéndole en algo similar a un ?esclavo metabólico? cuya función esencial es la fijación de nitrógeno para su aporte a la planta, interfiriendo con múltiples procesos fisiológicos. En el caso de rizobios capaces de establecer simbiosis con distintas leguminosas, como es el caso de Rhizobium leguminosarum bv viciae con Pisum, Lens, Vicia y Lathyrus, es de esperar que los bacteroides inducidos en cada planta encuentren un hábitat intracelular distinto si cada planta aporta un complemento de péptidos diferente. En esas condiciones el estudio de la respuesta de la bacteria a cada uno de esos hábitats podría aportar información relevante sobre los caracteres que permiten la adaptación de Rhizobium al estilo de vida intracelular en los nódulos de las leguminosas. En este trabajo se trata de evaluar la importancia de caracteres de adaptación al hospedador en la asociación simbiótica entre Rhizobium leguminosarum bv viciae (Rlv) y plantas leguminosas. Para ello se ha realizado la comparación de los perfiles proteómicos de células endosimbióticas de Rlv UPM791 inducidas en nódulos de lenteja (Lens culinaris) y guisante (Pisum sativum). Dichos perfiles se obtuvieron mediante análisis LC-MS de extractos de bacteroides, complementado con marcaje diferencial empleando la metodología iTRAQ. Este análisis ha revelado la existencia de diferencias en la expresión de un número significativo de proteínas codificadas en distintas partes del genoma bacteriano. Entre estas proteínas se han identificado proteínas de respuesta a estrés, un regulador transcripcional de tipo GntR, y otras proteínas que podrían tener un papel en el metabolismo de C/N en el bacteroide. Estos datos sugieren que las bacterias encuentran ambientes distintos en distintos hospedadores induciendo respuestas de adaptación diferenciales. Dos de las proteínas identificadas, denominadas DABA y AMYDO, se encuentran codificadas en el plásmido simbiótico de la bacteri

Relevance of bacterial secretion systems Type III and Type VI in the Bradyrhizobium-Lupinus simbiosis

One of the most studied models in plant-microbe interaction is the symbiosis Rhizobium-legume. This symbiosis is highly specific and depends on several molecular signals produced by both partners. Some of these signals are bacterial proteins named effectors that are translocated into the plant cells by secretion systems similar to contractile nanomachines (injectisomes). The injectosomes puncture and deliver the effectors into the target cell. The two main injectiosomes are the secretion system type III (T3SS) and the secretion system type VI (T6SS). The genome of many rhizobia encodes T3SS and/or T6SS but their role in symbiosis is mostly unknown. The aim of this work is to study the symbiotic relevance of T3SS and T6SS of Bradyrhizobia that nodulate lupins that thrive in alkaline (Lupinus mariae-josephae) and acid soils (L. angustifolius) in the Iberian Peninsul

Aislamiento y caracterización de bacterias endosimbióticas procedentes de suelos contaminados por cobre en Chile

El uso intensivo de compuestos de cobre como herbicidas y fungicidas provoca la contaminación de suelos de uso agrícola debido a la acumulación de este metal en las capas más superficiales del suelo. Se sabe que la presencia de cobre y otros metales pesados afecta negativamente a las interacciones simbióticas que se establecen entre bacterias diazotróficas de los géneros Rhizobium, Sinorhizobium y Bradyrhizobium y leguminosas de interés agrícola (Laguerre et al., 2006). El objetivo de este trabajo es estudiar la diversidad de cepas endosimbióticas de leguminosas en suelos agrícolas chilenos que presentan un elevado contenido en cobre como resultado de la contaminación con residuos de extracciones mineras. Además, se pretende caracterizar el nivel de resistencia a cobre en las cepas aisladas con objeto de identificar aquellas altamente eficientes que puedan ser utilizadas como inoculantes microbianos. Para ello, se han prospectado 9 suelos agrícolas de las regiones III, V y VI de Chile con contenidos muy variables de metales. Utilizando estos suelos como inóculos de plantas trampa de leguminosas se ha obtenido una colección de 362 cepas aisladas de nódulos de guisante (Pisum sativum), judía (Phaseolus vulgaris) y alfalfa (Medicago sativa). Los análisis filogenéticos y los ensayos de resistencia a cobre realizados han permitido caracterizar y seleccionar aquellas cepas con mayores niveles de resistencia a este metal. Los resultados demuestran que los suelos altamente contaminados por cobre poseen una menor diversidad de bacterias endosimbióticas; las cepas más resistentes han sido aisladas de los suelos con niveles de contaminación intermedia. Los análisis fenotípicos y moleculares realizados sobre las cepas más resistentes han demostrado la existencia de sistemas de resistencia a cobre inducibles por este metal y potencialmente implicados en su homeostasis

Isolation and characterization of endosymbiotic bacteria from copper contaminated soils in Chile

Legume endosymbiotic bacteria indigenous of copper (Cu)-contaminated soils from Chile have been isolated using pea (Pisum sativum), bean (Phaseolus vulgaris) and alfalfa (Medicago sativa) as trap host plants. Highly contaminated soils only produced nodules in certain legume hosts, whereas nodulation was observed in the three legume hosts when inoculated with soils containing a low Cu concentration. A collection of 362 strains was isolated, and their levels of Cu resistance were tested in media supplemented with increasing metal concentrations and in disk diffusion assays. By these two approaches, 84 strains displaying levels of Cu resistance higher than those exhibited by the corresponding reference strains were selected. The most resistant strains isolated from alfalfa and bean nodules grew normally at 3 mM and 2.5 mM CuSO4 and were obtained from two different highly contaminated soils. Strains nodulating pea plants showed similar levels of resistance to Cu (2-2.5 mM CuSO4) and were isolated from low-contaminated soils. Our data suggest a reduction of microbial diversity in agricultural Cu-contaminated soils from Chil

Caracterización del sistema de secreción de tipo VI en Rhizobium etli Mim1

La simbiosis rizobio-leguminosa es altamente específica. La translocación de proteínas denominadas efectores desde el citoplasma bacteriano a la célula vegetal es un elemento relacionado con dicha especificidad. Los efectores pueden ser translocados a través de diferentes sistemas de secreción. El análisis de genomas de rizobios ha permitido identificar en algunos la presencia de sistemas de secreción de tipo VI (T6SS). El T6SS tiene como componente principal una nanoestructura similar a las que utilizan los bacteriófagos1 para inyectar su ADN y que las bacterias usan para secretar proteínas. Los genes implicados en la formación de T6SS están agrupados y los que codifican para componentes estructurales del sistema presentan mayor grado de conservación entre rizobios y frente a otras bacterias en comparación a los genes que codifican para efectores y reguladores del sistema. En nuestro grupo se está estudiando el T6SS de Rhizobium etli bv mimosae Mim12 aislada de nódulos de Mimosa affinis y capaz de nodular además Phaseolus vulgaris y Leucaena leucocephala. La cepa Mim1 contiene una agrupación de 28 genes en el plásmido f no simbiótico, relacionados con la formación de un T6SS, presentando una organización similar a la descrita en Agrobacterium tumefaciens C583 que consiste en dos operones divergentes. Se ha descrito para varios microorganismos que cuando el T6SS está activo, las proteínas Hcp y VgrG que forman parte del aparato de secreción pueden detectarse en el medio extracelular3. Los genes que codifican proteínas estructurales en las dos bacterias presentan una gran similitud, así Hcp muestra un 94% de identidad entre ambas permitiendo que los anticuerpos que detectan Hcp de Agrobacterium3 también reaccionen con Hcp de Mim1. Utilizando anticuerpos contra Hcp de Agrobacterium se ha identificado esta proteína en el medio extracelular de cultivos de Mim1 en fase estacionaria y débilmente en fase exponencial. También se ha demostrado su presencia en nódulos de judía y en cultivos crecidos en presencia de exudados de L. leucocephala, P. vulgaris y Pisum sativum. Además, con el fin de conocer en qué condiciones se activa el T6SS de Mim1, se analizó una región de ADN presumiblemente promotora comprendida entre las dos agrupaciones de genes orientados de forma divergente de Mim1. Esta región se fusionó transcripcionalmente a un gen b-gal delator sin promotor del vector pMP220 en las dos posibles orientaciones, una de las orientaciones (P1) controlaría la expresión de genes como hcp y posibles efectores y la otra (P2) de otros genes estructurales. Los resultados mostraron que ambas orientaciones se expresaban a altas DO600 (0,8-1) aunque los valores de P1 fueron entre dos y tres veces superiores a los de P2. Sin embargo a bajas DO600 (0,1-0,2) la actividad de P1 ser redujo a la mitad y la de P2 a niveles del control sin promotor. Con el objetivo de conocer el papel del T6SS en simbiosis se han realizado 3 mutantes que afectan a genes estructurales del T6SS de Mim1, uno en el gen hcp, otro en tssM y el tercero es una deleción de todos los genes presumiblemente dependientes de P2. Se examinó el fenotipo producido en P. vulgaris y L. leucocephala y se observó que los tres mutantes produjeron nódulos blancos y plantas con un porte similar a plantas no inoculadas, con menor tamaño que las inoculadas con la cepa parental y con un color más amarillento. En este trabajo se ha mostrado por primera vez que la presencia de un T6SS en rizobios tiene un efecto beneficioso en la simbiosis con varios hospedadores. En estos momentos se esta trabajando en la caracterización de posibles efectores. Referencias. 1. Records AR. 2011 The type VI secretion system: a multipurpose delivery sustem with a phage-like machinery. Mol Plant Microbe Interact 24: 751-757. 2. Rogel MA et al. 2014. Genomic basis of symbiovar mimosae in Rhizobium etli. BMC Genomics 15: 575 3. Wu, HY et al. 2012. Acid-induced type VI secretion system is regulated by ExoR-ChvG/Chv

Characterization of type VI secretion systems (T6SS) of endosymbionts from mimosa or lupine

The T6SS is a nanosyringe that injects proteins into prokaryotic or eukaryotic cells, and it is encoded in the genomes of more than 25% of Gram-negative bacteria (1). We are studying the T6SS of Rhizobium etli Mim1 and Bradyrhizobium sp. LmicA16, symbionts of Phaseolus vulgaris/Leucaena leucocephala and Lupinus micranthus/Lupinus angustifolius/Spartium junceum, respectively. R. etli Mim1 contains a T6SS gene cluster organized in two divergent operons. When the T6SS is active, Hcp, a constituent of the secretory apparatus, can be detected in the extracellular medium (2). Hcp has been immunologically detected in the supernatant of Mim1 cultures. This protein was also detected in bean nodule extracts and in cultures grown in the presence of different legumes exudates. The putative divergent promoters located between the two T6SS gene clusters were analysed by ?- gal fusions. The results showed high levels of expression of the two promoters at high OD and low values at lower ODs. Mutants affected in structural genes induced white nodules with P. vulgaris and L. leucocephala. On the other hand, mutagenesis of T6SS structural genes from LmicA16 strain produced different symbiotic phenotypes. An LmicA16 tssC mutant showed reduced levels of nitrogen fixation on L. micranthus, whereas the same mutant induced the formation of few white, non-fixing nodules on L. angustifolius and S. junceum. (1) Ho et al. (2013) Cell Host Microbe 15:9-21. (2) Wu et al. (2012) PLoS Pathog. 8:1-18 Funded by grants BIO2013-43040-P (MINECO), CGL2011-26932 (MICINN) and AL16-PID-06 (UPM)