Biotechnology Commons^™

Automated Inference Of Boolean Models From Molecular Interaction Maps Using Casq, Sara Sadat Aghamiri, Vidisha Singh, Aurelien Naldi, Tomáš Helikar, Sylvain Soliman, Anna Niarakis

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Motivation: Molecular interaction maps have emerged as a meaningful way of representing biological mechanisms in a comprehensive and systematic manner. However, their static nature provides limited insights to the emerging behaviour of the described biological system under different conditions. Computational modelling provides the means to study dynamic properties through in silico simulations and perturbations. We aim to bridge the gap be- tween static and dynamic representations of biological systems with CaSQ, a software tool that infers Boolean rules based on the topology and semantics of molecular interaction maps built with CellDesigner.

Results: We developed CaSQ by defining conversion rules and …

Sestrins Are Evolutionarily Conserved Mediators Of Exercise Benefits, Myungjin Kim, Alyson Sujkowski, Sim Namkoong, Bondong Gu, Tyler Cobb, Boyoung Kim, Allison H. Kowalsky, Chun-Seok Cho, Ian Semple, Seung-Hyun Ro, Carol Davis, Susan V. Brooks, Michael Karin, Robert J. Wessells, Jun Hee Lee

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Exercise is among the most effective interventions for age-associated mobility decline and metabolic dysregulation. Although long-term endurance exercise promotes insulin sensitivity and expands respiratory capacity, genetic components and pathways mediating the meta- bolic benefits of exercise have remained elusive. Here, we show that Sestrins, a family of evolutionarily conserved exercise-inducible proteins, are critical mediators of exercise ben- efits. In both fly and mouse models, genetic ablation of Sestrins prevents organisms from acquiring metabolic benefits of exercise and improving their endurance through training. Conversely, Sestrin upregulation mimics both molecular and physiological effects of exercise, suggesting that it could be a major …

Photosynthetic Efficiency And Mesophyll Conductance Are Unaffected In Arabidopsis Thaliana Aquaporin Knock-Out Lines, Johannes Kromdijk, Katarzyna Głowacka, Stephen P. Long

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Improving photosynthetic efficiency is widely regarded as a major route to achieving much-needed yield gains in crop plants. In plants with C₃ photosynthesis, increasing the diffusion conductance for CO₂ transfer from substomatal cavity to chloroplast stroma (g_m) could help to improve the efficiencies of CO₂ assimilation and photosynthetic water use in parallel. The diffusion pathway from substomatal cavity to chloroplast traverses cell wall, plasma membrane, cytosol, chloroplast envelope membranes, and chloroplast stroma. Specific membrane intrinsic proteins of the aquaporin family can facilitate CO₂ diffusion across membranes. Some of these aquaporins, such as PIP1;2 …

Brassinosteroids Inhibit Autotropic Root Straightening By Modifying Filamentous-Actin Organization And Dynamics, Louise De Bang, Ana Paez-Garcia, Ashley E. Cannon, Sabrina Chin, Jaydeep Kolape, Fuqi Liao, J. Alan Sparks, Qingzhen Jiang, Elison B. Blancaflor

Nebraska Center for Biotechnology: Faculty and Staff Publications

When positioned horizontally, roots grow down toward the direction of gravity. This phenomenon, called gravitropism, is influenced by most of the major plant hormones including brassinosteroids. Epi-brassinolide (eBL) was previously shown to enhance root gravitropism, a phenomenon similar to the response of roots exposed to the actin inhibitor, latrunculin B (LatB). This led us to hypothesize that eBL might enhance root gravitropism through its effects on filamentous-actin (F-actin). This hypothesis was tested by comparing gravitropic responses of maize (Zea mays) roots treated with eBL or LatB. LatB- and eBL-treated roots displayed similar enhanced downward growth compared with controls …

Functional Characterization Of Petiolule-Like Pulvinus (Plp) Gene In Abscission Zone Development In Medicago Truncatula And Its Application To Genetic Improvement Of Alfalfa, Juan Du, Shaoyun Lu, Maofeng Chai, Chuanen Zhou, Liang Sun, Yuhong Tang, Jin Nakashima, Jaydeep Kolape, Zhaozhu Wen, Marjan Behzadirad, Tianxiu Zhong, Juan Sun, Yunwei Zhang, Zeng-Yu Wang

Nebraska Center for Biotechnology: Faculty and Staff Publications

Alfalfa (Medicago sativa L.) is one of the most important forage crops throughout the world. Maximizing leaf retention during the haymaking process is critical for achieving superior hay quality and maintaining biomass yield. Leaf abscission process affects leaf retention. Previous studies have largely focused on the molecular mechanisms of floral organ, pedicel and seed abscission but scarcely touched on leaf and petiole abscission. This study focuses on leaf and petiole abscission in the model legume Medicago truncatula and its closely related commercial species alfalfa. By analysing the petiolule-like pulvinus (plp) mutant in M. truncatula at phenotypic level (breakstrength and …

Validity Of Plasma Collection Cards For Ferritin Assessment—A Proof-Of-Concept Study, Karsten Koehler, Eileen Marks-Nelson, Camila Pereira Braga, Safiya E. Beckford, Jiri Adamec

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Objectives: Iron depletion is common around the world and among certain risk groups in developed countries. The overall purpose was to test the suitability of a novel plasma collection card for minimally invasive iron status assessment.

Methods: Twenty participants (10 f/10 m) participated in this cross-sectional study. Ferritin and hemoglobin were measured from blood collected from a forearm vein, serving as reference method. Blood was also collected from the fingertip using the NoviplexTM Plasma Prep Card as well as capillary collection tubes.

Results: There was substantial concordance between ferritin measured from samples collected via NoviplexTM and venous ferritin (concordance correlation …

Insights From The Inclusive Environments And Metrics In Biology Education And Research Network: Our Experience Organizing Inclusive Biology Education Research Events, Rebecca A. Campbell-Montalvo, Natalia Caporale, Gary S. Mcdowell, Candice Idlebird, Katie M. Wiens, Kimberly M. Jackson, Jana D. Marcette, Michael E. Moore

Department of Biochemistry: Faculty Publications

In contrast to efforts focusing on improving inclusion in STEM classrooms from kindergarten through un-dergraduate (K–16), efforts to improve inclusion in scientific meetings and conferences, important hubs of STEM culture, are more recent. Markers of inclusion that are sometimes overlooked at these events can include the composition of panels, how workshops are run, the affordability of conferences, and various other mechanisms that maintain pre-existing hierarchies and norms that limit the participation of early-career researchers and individuals of minoritized cultural, linguistic, and economic backgrounds. The Inclusive Environments and Metrics in Biology Education and Research (iEMBER) network coordinates efforts of researchers from …

Observing The Effects Of Antimalarial Drug Availability On Women’S Work Absenteeism, Rei Imada

CMC Senior Theses

This study aims to provide insight on how availability of antimalarial drugs can help alleviate the economic burden of malaria. Much of the existing literature that looks into the effects of antimalarial drug availability focuses on the associated health benefits, but fails to draw a link to the economic benefits that may also be incurred. Using data from the 2015-2016 Tanzania Demographic and Health Survey and Malaria Indicator Survey, this study performs a series of multiple regressions to observe how increased availability of artemisinin-based combination therapies (ACTs), a front-line antimalarial drug in most African countries, affects likelihood of work absenteeism …

แซ็กคาริฟิเคชันของไซแลนจากหญ้าแฝกด้วยเอนไซม์อิสระและเอนไซม์ตรึงเพื่อการผลิตไซลิทอลโดย Aureobasidium Thailandense Pbuap70, พิชญากร เปี่ยมทองคำ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การสกัดไซแลนจากหญ้าแฝกด้วย 12% (น้ำหนักต่อปริมาตร) NaOH ในเครื่องนึ่งความดันสูง สามารถสกัดไซแลนได้ 41.23% ของน้ำหนักแห้งชีวมวล นำไซแลนที่สกัดได้มาย่อยด้วยเอนไซม์เอนโดไซแลเนสและบีตาไซโลซิเดสหยาบผลิตจาก Aureobasidium melanogenum PBUAP46 เอนไซม์สามารถทำงานได้ดีที่พีเอช 4 อุณหภูมิ 50 และ 80 องศาเซลเซียส ตามลำดับ เนื่องจากบีตาไซโลซิเดสไม่เสถียรที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส จึงย่อยไซแลนในขั้นตอนเดียวโดยใช้ทั้งสองเอนไซม์ร่วมกันที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส ใน 50 มิลลิโมลาร์ แอซิเตต บัฟเฟอร์ (พีเอช 4) หาภาวะที่เหมาะสมสำหรับการย่อยไซแลนด้วยเอนไซม์โดยพบว่าเอนโดไซแลเนสเท่ากับ 68.5 ยูนิตต่อกรัมไซแลน บีตาไซโลซิเดสเท่ากับ 63.6 ยูนิตต่อกรัมไซแลน และใช้เวลาย่อยนาน 60 ชั่วโมง 37 นาที ได้น้ำตาลรีดิวซ์เท่ากับ 227 มิลลิกรัมต่อกรัมไซแลน ไซโลสและไซโลไบโอสเท่ากับ 379 และ 124 มิลลิกรัมต่อกรัมไซแลน จากการพยายามปรับปรุงประสิทธิภาพการย่อยเพื่อให้ได้ปริมาณไซโลสที่สูงขึ้นโดยการตรึงเอนโดไซแลเนสด้วยไคโตซาน-เหล็กพบว่าให้ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์น้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงเลือกใช้เอนไซม์อิสระในการย่อยไซแลน เพื่อนำไซโลสที่ได้ไปผลิตไซลิทอลโดย A. thailandense PBUAP70 จากการหาภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตไซลิทอล ที่ความเข้มข้นของไซโลสและแอมโมเนียมซัลเฟต 4.77% และ 0.1% (น้ำหนักต่อปริมาตร) ใช้ไซโลสทางการค้าเป็นสารตั้งต้น หลังจากบ่มที่อุณภูมิห้อง (28±2 องศาเซลเซียส) เขย่าที่ 100 รอบต่อนาที เป็นเวลา 4 วัน ผลิตไซลิทอลเท่ากับ 210 มิลลิกรัมต่อกรัมไซโลส และไม่ตรวจพบการผลิตไซลิทอลจากการใช้ไซโลสจากการย่อยไซแลนของหญ้าแฝก

Combination Of Investigational Cell-Based Therapy And Deep Brain Stimulation To Alter The Progression Of Parkinson’S Disease, Nader El Seblani

Theses and Dissertations--Pharmacy

Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder and the motor symptoms are caused by progressive loss of midbrain dopamine neurons. There is no current treatment that can slow or reverse PD. Our current “DBS-Plus” clinical trial (NCT02369003) features the implantation in vivo of autologous Schwann cells (SCs) derived from a patient’s sural nerve into the substantia nigra pars compacta (SNpc) in combination with Deep Brain Stimulation (DBS) therapy for treating patients with advanced PD.

The central hypothesis of our research is that transdifferentiated SCs within conditioned nerve tissue will deliver pro-regenerative factors to enhance the survival of …

Identification And Characterization Of Epigenetic Regulators In The Yellow Fever Mosquito, Aedes Aegypti, Shankar C. R. R. Chereddy

Theses and Dissertations--Entomology

Due to the increased interactions between the sylvatic and urban cycles of Aedes aegypti life cycle, there has been an increase in the incidence of vector-borne diseases. The risk involved through the transmission of viruses like Dengue, Zika, Yellow-fever and Chikungunya calls for an effective control method for the deadly vector. The possibility of pesticide resistance and the costs involved in producing new pesticides have pushed Sterile Insect Technique (SIT) into prominence. However, current methods used to sterize insects for SIT are not highly efficient. This study tackles current issues in mosquito control by identifying and characterizing epigenetic regulators that …

Microbial Degradation Of Urea Oligomers: Potential Slow Release Nitrogen Fertilizers, Maddy Bygd

Departmental Honors Projects

Urea is the most commonly used nitrogen compound in fertilizers across the world. It provides the most nitrogen at the lowest cost. However, with the size and solubility of this compound, it is easily washed out of the soil. This results in the need to continuously add fertilizer to fields, creating adverse effects on the environment due to nitrogen runoff and leading to increased expenses for farmers. Triuret, a urea oligomer, is a compound with promising potential for use as a nitrogen source, providing a slower release of nitrogen into the soil. It is hypothesized that this compound can be …

Characterisation Of Carbapenem-Resistant Gram-Negative Organisms From Clinical Specimens In Yola, Nigeria, Shuwaram A. Shettima, Isabella A. Tickler, Caitlin M. Dela Cruz, Fred C. Tenover

Biology Faculty Publications

Objectives: This study aimed to identify carbapenem-resistant Gram-negative bacteria from clinical specimens of patients in Yola, Nigeria.

Methods: Routine clinical specimens were screened for the presence of carbapenem-resistant Gramnegative bacteria using chromogenic agar plates. Susceptibility of all presumptive isolates to carbapenems was tested by MIC and disk diffusion methods. Real-time PCR was used to test for the presence of carbapenemase genes.

Results: Screening of 1741 clinical specimens yielded 119 (6.8%) presumptive carbapenem-resistant Gram-negative bacteria. Antimicrobial susceptibility testing confirmed carbapenem resistance in 105 of these isolates. New Delhi metallo-β-lactamase (blaNDM) gene was detected in 26 isolates and Verona integron-encoded metallo-β-lactamase (bla …

Spatial And Temporal Genetic Structure Of Winter-Run Steelhead (Oncorhynchus Mykiss) Returning To The Mad River, California, Steven R. Fong

Cal Poly Humboldt theses and projects

Distinct populations of steelhead in the wild are in decline. The propagation of steelhead in hatcheries has been used to boost population numbers for recreational fisheries and for use in conservation. However, hatchery breeding practices of steelhead can result in changes in genetic structure. I investigated the genetic structure of winter-run steelhead (Oncorhynchus mykiss) returning to the Mad River, California, where a hatchery has been used enhance production for recreational fisheries since 1971. Genetic variability in Mad River steelhead was evaluated using 96 single nucleotide polymorphisms (SNPs) among 4203 individuals, including the Mad River and nearby locations, and …

Identification Of Novel Antimalarials From Natural Product Inspired Libraries, David Perry

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

To identify novel antimalarials from unexplored areas of chemical space, we have utilized two approaches: (a) using Torrey Pines Institute for Molecular Studies (TPIMS) proprietary high-density combinatorial libraries containing a large number of small molecule compounds residing largely in the underexplored areas of chemical space; and, (b) using novel, complexity-to-diversity/ring distortion of available natural products. The first approach involved the screening of more than 30 million compounds derived from 81 small molecule libraries, built on 81 distinct scaffolds. From this, we identified the pyrrolidine bis-cyclic guanidine library (TPI-1955) to be one of the most active and selective for antiplasmodial activity. …

การพัฒนาหัวเชื้อราเอ็กโทไมคอร์ไรซาเห็ดเผาะหนัง Astraeus Odoratus โดยการดักจับเซลล์ด้วยแคลเซียมอัลจิเนต, ณิชา มณีศิลาสันต์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

เห็ดเผาะหนัง Astraeus odoratus เป็นราเอ็กโทไมคอร์ไรซาที่มีความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับไม้วงศ์ไม้ยาง ซึ่งเป็นไม้พื้นถิ่นที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจอย่างมากของประเทศไทย ในปัจจุบันการปลูกไม้วงศ์ไม้ยางได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก เนื่องจากเป็นไม้เนื้อแข็งที่มีคุณค่าทางการค้า และเกิดดอกเห็ดของราเอ็กโทไมคอร์ไรซาที่สามารถรับประทานได้อีกด้วย อย่างไรก็ตามความสำเร็จในการปลูกไม้วงศ์ไม้ยางและการปลูกป่าต้องการหัวเชื้อราเอ็กโทไมคอร์ไรซาเพื่อเพิ่มการเจริญเติบโตของพืช อัตราการอยู่รอดหลังการย้ายปลูก และความทนต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม ดังนั้นการพัฒนาหัวเชื้อราเอ็กโทไมคอร์ไรซาเพื่อให้ได้หัวเชื้อที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่ง ในการศึกษานี้ เส้นใยของเห็ดเผาะหนังจะถูกดักจับเซลล์ด้วยแคลเซียมอัลจิเนตเพื่อให้ได้เป็นหัวเชื้อที่มีประสิทธิภาพ สายพันธุ์เห็ดเผาะ 9 สายพันธุ์ได้มาจาก 3 แหล่ง ได้แก่ จังหวัดน่าน กาญจนบุรี และสระบุรี โดยเห็ดเผาะสายพันธุ์ K-1 เป็นสายพันธุ์ที่ถูกคัดเลือกมาใช้ในการดักจับเซลล์ด้วยแคลเซียมอัลจิเนต เนื่องจากมีอัตราการเจริญของเส้นใยบนอาหารแข็ง PDA ภายใน 14 วัน มากที่สุด และได้มีการศึกษาผลของอาหารเลี้ยงเชื้อ 6 ชนิด ได้แก่ PDB, PG, MMN, MEB, Ohta และ Czapek ต่อการเจริญของเส้นใยเห็ดเผาะหนังสายพันธุ์ K-1 และ S-24 พบว่า PDB และ PG ส่งผลให้เส้นใยมีน้ำหนักแห้งมากที่สุดหลังการเลี้ยงเชื้อ 30 วัน ผลของสารเติมแต่งต่อการงอกของเส้นใยจากเม็ดแคลเซียมอัลจิเนต พบว่าน้ำตาลกลูโคสความเข้มข้น 0.5 ถึง 2 เปอร์เซ็นต์ และซอร์บิทอลความเข้มข้น 5 เปอร์เซ็นต์ สามารถรักษาอัตราการงอกของเม็ดแคลเซียมอัลจิเนตได้มากที่สุดเท่ากับ 100 และ 96 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ เม็ดแคลเซียมอัลจิเนตคงเหลืออัตราการงอกของเส้นใย 55 เปอร์เซ็นต์ หลังจากการเก็บรักษา 90 วัน ในน้ำกลั่นที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส โดยอัตราการงอกของเส้นใยจากชิ้นวุ้นที่ถูกเก็บในภาวะเดียวกันมีการลดลงอย่างรวดเร็วหลังการเก็บรักษาเพียง 5 วัน และไม่พบอัตราการงอกของเส้นใยหลังการเก็บรักษา 75 วัน หลังการเก็บรักษาเป็นเวลา 3 เดือน เส้นใยของเห็ดเผาะหนังสายพันธุ์ K-1 ในรูปเม็ดแคลเซียมอัลจิเนตสามารถเข้าติดเชื้อต้นกล้าตะเคียนทอง Hopea odorata ได้ด้วยอัตราการติดเชื้อ 46 เปอร์เซ็นต์ จากการทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าเส้นใยของเห็ดเผาะหนังที่ถูกดักจับในเม็ดแคลเซียมอัลจิเนตสามารถนำมาใช้เป็นหัวเชื้อสำหรับการผลิตทางการค้าและใช้ในการอนุบาลกล้าไม้ป่าได้

Cu(Ii) Phenanthroline-Phenazine Complexes Dysregulate Mitochondrial Function And Stimulate Apoptosis, Garret Rochford, Zara Molphy, Kevin Kavanagh, Malachy Mccann, Michael Devereux, Andrew Kellett, Orla L. Howe

Articles

Herein we report an in-depth study on the cytotoxic mechanism of action of four developmental cytotoxic copper(II) complexes: [Cu(phen)2]2+ (Cu-Phen); [Cu(DPQ)(Phen)]2+ (Cu-DPQ-Phen); [Cu(DPPZ)(Phen)]2+; and [Cu(DPPN)(Phen)]2+ (where Phen = 1,10-phenanthroline, DPQ = dipyrido[3,2-f:20,30-h]quinoxaline, DPPZ = dipyrido[3,2-a:20,30-c]phenazine, and DPPN = benzo[i]dipyrido[3,2-a:20,30-c]phenazine). This complex class is known for its DNA intercalative properties and recent evidence—derived from an in vivo proteomic study—supports the potential targeting of mitochondrial function. Therefore, we focused on mitochondrial-mediated apoptosis related to cytotoxic activity and the potential impact these agents have on mitochondrial function. The Cu(II) complexes demonstrated superior activity regardless of aromatic extension within the phenazine ligand to the …

Optimization And Validation Of The Neurolux Wireless Optoelectronics System For Optogenetics, Karis Courey, Su Hyun Lee Ph.D., Adam Smith Ph.D., Nicholas Cilz Ph.D., Sarah K. Williams Avram Ph.D., Adi Cymerblit-Sabba Ph.D., June Song, Nicholas Leipzig Ph.D., W. Scott Young M.D., Ph.D.

Williams Honors College, Honors Research Projects

Utilizing light and genetic engineering, optogenetics permits the manipulation of events within cells via light using the light-sensitive properties of single-component microbial opsins. Microbial opsins are activated by a light source, such as lasers, light-emitting diodes, and incandescent sources that deliver light to the region of interest either directly or indirectly, such as through fiberoptics. In classical in vivo optogenetics, the wiring of optic fibers necessitates tethering of animals by the optic fiber to the light source. The novel NeuroLux wireless optoelectronic system for optogenetics circumvents issues pertaining to classical optogenetics by utilizing near-field power transfer via magnetic coil antennae …

Advancing Knowledge Management (Km) As An Ich Q10 Enabler In The Biopharmaceutical Industry, Paige Kane, Martin Lipa, Anne Greene (Editor), Nuala Calnan (Editor), Anne Murphy (Editor)

Books

A monograph based on doctoral research by the authors through the School of Chemistry & Pharmaceutical Science, Technological University Dublin, Ireland

Genome Biology Of The Paleotetraploid Perennial Biomass Crop Miscanthus, Therese Mitros, Adam M. Session, Brandon T. James, Guohong Albert Wu, Katarzyna Glowacka, Kankshita Swaminathan, Daniel S. Rokhsar, 35 Additional Co-Authors

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Miscanthus is a perennial wild grass that is of global importance for paper production, roofing, horticultural plantings, and an emerging highly productive temperate biomass crop. We report a chromosome-scale assembly of the paleotetraploid M. sinensis genome, providing a resource for Miscanthus that links its chromosomes to the related diploid Sorghum and complex polyploid sugarcanes. The asymmetric distribution of transposons across the two homoeologous subgenomes proves Miscanthus paleo-allotetraploidy and identifies several balanced reciprocal homoeologous exchanges. Analysis of M. sinensis and M. sacchariflorus populations demonstrates extensive interspecific admixture and hybridization, and documents the origin of the highly productive triploid bioenergy crop M. …