Thèses sur le sujet « Sequenze »

Bioinformatics is an interdisciplinary subject which integrates fields like biology, chemistry, biophysics, biostatist ics and computer science to solve biological problems. Its goal is to enable the discovery of new biological insights as well as to create global perspective from which unifying principles in biology can be discerned. The first and foremost biological problem is the annotation of functional genes hidden in sequenced genomes which can be effectively scanned by computational approaches. The other problems include protein structure prediction, drug discovery, metabolic pathway manipulation and much more. These problems can be consolved in a faster way by using bioinformatics as a catalyst. In these four years I have been involved in the annotation of structural and functional genes. In prokariotes I study Rho dependent terminator (RDT) as attenuator and/or terminator of transcriptional unit (TU). In gram negative bacteria, RDT study is important to understand alternative TUs inside each operon so as it is weighty to identify Rho independent terminator (RIT). If we know where terminators (RDT and RIT) are located then we could cluster genes in operons and so we could contribute in annotating structural and functional genes. In the literature, documented RDT are less than 40 and there are 18 only in Escherichia coli. There is not a RDT prediction program and not even a RDT consensus sequence but only some features that they describe RDT shares. I designed first algorithm about RDT prediction and I suggested first RDT consensus sequence with a weighed matrix. I designed oligos and conditions about microarray experiments in order to confirm our RDT predictions and to understand about Rho functional correlation with genes that they have got a RDT. Microarray results confirmed that I can use intensity of oligos to calculate if one putative RDT exits. But to confirm putative RDTs we do other microarray experiments. In eukariotes I study plants microRNA and their targets as genes annotated hardly and their function. Standard automatic gene annotation identifies and/or predicts genes that they will be translate. There are programs that they identify and/or predict genes about transfer, ribosomal and microRNA but there is little about microRNA and their targets in plants. I am involved in the annotation of microRNA genes and their targets in Vitis vinifira sequencing genome project. I implemented and tested more finder and predictor programs about microRNA genes and their targets for plants and animals. I proposted an integrated method with which I obtain positive results. Results about microRNA gene prediction could be validate with highthroughput sequencing approach. Results about microRNA target prediction protocol could be the starting point for lab experiments necessary for the validation of microRNA targets. Beyond, I contributed to visualize data and to do advanced queries with databases about lab projects. I gained through experience and manage a generic genome browser and a advanced query tool about GMOD project. GMOD is the Generic Model Organism Database Toolkit, a collection of software tools for creating and managing genome-scale biological databases. I realized new versions of some scripts about GMOD tool that they will be proposed in the next GBrowse release. I implemented and tested scripts more fast than real GBrowse scripts and without some bugs. Results of configuration and design about visualization and querying of databases are important since our genomics research group will be the responsible for the development of the Vitis vinifera annotation platform.

Questa tesi si inserisce nell’ambito di studio dei modelli stocastici applicati alle sequenze di DNA. I random walk e le catene di Markov sono tra i processi aleatori che hanno trovato maggiore diffusione in ambito applicativo grazie alla loro capacità di cogliere le caratteristiche salienti di molti sistemi complessi, pur mantenendo semplice la descrizione di questi. Nello specifico, la trattazione si concentra sull’applicazione di questi nel contesto dell’analisi statistica delle sequenze genomiche. Il DNA può essere rappresentato in prima approssimazione da una sequenza di nucleotidi che risulta ben riprodotta dal modello a catena di Markov; ciò rappresenta il punto di partenza per andare a studiare le proprietà statistiche delle catene di DNA. Si approfondisce questo discorso andando ad analizzare uno studio che si ripropone di caratterizzare le sequenze di DNA tramite le distribuzioni delle distanze inter-dinucleotidiche. Se ne commentano i risultati, al fine di mostrare le potenzialità di questi modelli nel fare emergere caratteristiche rilevanti in altri ambiti, in questo caso quello biologico.

Lo scopo di questa tesi è quello di evidenziare, attraverso varie analisi statistiche ed applicazione di modelli stocastici, il comportamento strutturale e funzionale dei dinucleotidi che compongono le sequenze di DNA di diversi organismi. Gli organismi che abbiamo scelto di prendere in considerazione sono l'uomo, il topo e l'Escherichia coli. Questa scelta non è stata casuale, ma oculata, al fine di mettere in risalto alcune differenze tra organismi eucarioti, quali l'uomo e il topo, ed organismi procarioti come il batterio E.coli. Nella prima parte del nostro studio, abbiamo computato le distanze che intercorrono tra occorrenze successive dello stesso dinucleotide lungo la sequenza, usando un metodo di non sovrapposizione, ed abbiamo iterato il calcolo per tutti i 16 dinucleotidi. Dopodiché ci siamo preoccupati di graficare le distribuzioni di distanza dei 16 dinucleotidi per l'E.Coli, il topo e l'uomo; gli istogrammi evidenziano un comportamento anomalo della distribuzione di CG che accomuna gli organismi eucarioti e di cui, invece, è esente l'organismo procariote esaminato. Questo dato statistico trova una spiegazione nei processi biologici di metilazione che possono innescarsi sul dinucleotide CG nelle sequenze eucariotiche. In seguito, per determinare quanto ciascuna delle 16 distribuzioni si discosti dalle altre abbiamo usato la divergenza di Jensen-Shannon. Per quantificare le differenze sostanziali tra le distribuzioni di CG dei 3 organismi considerati abbiamo deciso di verificare quale fosse il miglior fit per tali curve tra un esponenziale ed una power-law. L'esponenziale rappresenta un buon fit per le code delle distribuzioni di CG del topo e dell'uomo; ciò rivela la presenza di una lunghezza caratteristica per entrambi gli organismi. Nella seconda parte dello studio, i risultati vengono confrontati con modelli markoviani: sequenze random generate con catene di Markov di ordine zero (basate sulle frequenze relative dei nucleotidi) e uno (basate sulle probabilità di transizione tra diversi nucleotidi). Quest'ultima riproduce abbastanza fedelmente la sequenza biologica di partenza, per cui abbiamo scelto di utilizzare la catena Markov del 1° ordine per altre analisi statistiche riguardanti le distribuzioni dei nucleotidi, dinucleotidi, ed anche dei trinucleotidi con particolare interesse per quelli in cui è contenuto CG, in modo da verificare se l'anomalia si ripercuote anche in essi. Riteniamo pertanto che metodi basati su questo approccio potrebbero essere sfruttati per confermare le peculiarità biologiche e per migliorare l'individuazione delle aree di interesse, come le isole CpG, ed eventualmente promotori e Lamina Associated Domains (LAD), nel genoma di diversi organismi.

Nell’ambito delle telecomunicazioni risulta di notevole rilievo la tecnologia ad onde convogliate, definita Power-Line Communication (PLC), che permette la trasmissione di dati sfruttando la rete elettrica come mezzo di trasmissione. Essa rappresenta una delle tecnologie promettenti per quanto concerne la fornitura di servizi come l’accesso ad Internet, alla rete telefonica e al telecontrollo di apparecchi sempre più sofisticati. Al fine di rendere possibile sia la trasmissione di potenza (alla frequenza di 50 Hz per l’Italia) che di altri segnali dati (su bande a frequenza maggiore) saranno necessarie tecniche di modulazione avanzata, che però non rappresentano un argomento trattato a fondo in questa tesi. Lo sviluppo tecnologico degli ultimi anni ha permesso una notevole diffusione delle PLC soprattutto in applicazioni domestiche, grazie ai prezzi molto contenuti in parallelo alle ottime prestazioni, soprattutto nell’automazione. Obbiettivo dell’elaborato risulta la rilevazione della risposta impulsiva in ambienti Power-Line di tipo Narrowband (a banda stretta), immettendo in rete sequenze di tipo casuale o pseudo-casuale, queste ultime definite Pseudo-Noise (PN); esse infatti hanno particolari proprietà che renderanno possibile il raggiungimento dello scopo prefissato. Lo strumento fondamentale per le misurazioni sul campo effettuate risulta l’Analog Discovery (Digilent ne è il produttore), utilizzato non solo come generatore di forme d’onda in ingresso ma anche come oscilloscopio per l’analisi del segnale ricevuto.

E' noto che il sistema immunitario rappresenta la base per la protezione dell'organismo dalle infezioni e quindi ogni suo deficit facilita l'insorgenza di malattie infettive e le rende più gravi. Lo stato di immunodepressione, in cui possono trovarsi alcuni soggetti a causa di diversi eventi patologici, diventa il presupposto per la riattivazione di agenti patogeni virali già presenti in forma latente nell organismo. Il JCV è un polyomavirus ubiquitario che infetta l uomo in età pediatrica e permane latente, dopo la prima infezione, nell organismo ospite, alternandosi talvolta ad episodi di attiva replicazione e stati di quiescenza a seconda della capacità reattiva del soggetto infetto. Nonostante la comparsa degli anticorpi, il virus non viene eliminato dall organismo ma rimane latente nel rene, nel midollo osseo, nelle cellule del tessuto nervoso, nei linfonodi e nell epitelio intestinale, rendendo l ospite portatore sano fino ad un eventuale riattivazione. In condizioni di severa immunosoppressione il virus potrebbe riattivare e indurre una fatale malattia demielinizzante conosciuta come Leucoencefalopatia Multifocale Progressiva (PML). Il meccanismo della riattivazione sembra essere strettamente legato ai processi di replicazione e all espressione di particolari sequenze geniche. E stato, quindi, oggetto di questo studio, la valutazione della presenza del DNA di JCV in termini di espressione genica di due differenti regioni del virus: la regione precoce Large-T (early) o l introne late mRNA di mVP1/mVP2 (late) di JCV in cinque distinti gruppi di soggetti immunodepressi. Sono stati analizzati 200 campioni di plasma di pazienti ricoverati presso le U.O. di ematologia, trapianti, gastroenterologia appartenenti a diversi nosocomi catanesi. Inoltre venivano inclusi 55 campioni bioptici a fresco e paraffinati provenienti da un numero corrispondente di pazienti affetti da RCU (mucosa intestinale), appartenenti a soggetti con forme precancerose o cancro del colon (formazione neoplastica) e trapiantati di rene (rene trapiantato). Per lo studio retrospettivo sono state applicate metodiche di Nested-PCR e Real-Time PCR sia per confermare la presenza del DNA virale di JCV sia per la valutazione dell espressione delle due sequenze geniche ricercate. Di tutti i plasma analizzati solo il 26% (52/200) risultava negativo, per gli altri si poteva apprezzare una positiva solo alla regione tardiva del 38,5% (77/200) e una positività per la sola regione precoce del 25% (51/200). La copresenza delle due regioni ricercate si notava nel 10% dei casi (20/200). Data la prevalenza di positività alla regione tardiva, sembra che, nonostante la regione early sia una sequenza di riferimento diagnostico, la sequenza late rivesta un ruolo fondamentale nella diagnosi di tale tipologia di soggetti confermato altresì da un associazione statisticamente significativa tra le due regioni (p<0,05). Per quanto riguarda i campioni bioptici, si aveva positività solo alle sequenza VP1/VP2; ciò potrebbe dipendere dai meccanismi di replicazione che si instaurano in seguito allo stato di latenza o riattivazione del virus nelle cellule per esso non permissive come nel caso delle cellule dell epitelio intestinale. Poiché l espressione di Large-T e VP1/VP2 è strettamente correlata al completamento del ciclo virale, il loro reperimento dipende dalle diverse fasi della replicazione. Il nuovo bersaglio diagnostico, quindi, confrontato ed affiancato a quello tradizionale, potrebbe chiarire l evoluzione delle patologie connesse a questo virus. La ricerca di due regioni differenti del virus potrebbe essere di aiuto nel chiarire la diagnosi e, laddove fosse in corso una terapia, permettere un corretto monitoraggio e l ottimizzazione dell intervento terapeutico.

Alcuni risultati ottenuti studiando le proprietà statistiche dei dinucleotidi all'interno del DNA umano, mostrano che l'andamento delle distribuzioni delle interdistanze dei dinucleotidi TA è ben descritto da una legge di potenza. È stato ideato un modello in grado di generare un andamento di questo tipo e che potrebbe rendere conto del meccanismo generativo delle distribuzioni osservate all'interno della sequenza del DNA umano. Questo risulta essere una variante del modello Broken stick. Scopo di questa tesi è confrontare il modello Broken stick con la sua variante, che chiameremo Broken stick con memoria, in modo da valutarne analogie e differenze. Si sono implementati i due modelli ed è stata condotta un'analisi variando il numero di tagli iniziali e il numero di iterazioni, tenendo fisso il valore della probabilità di taglio. L'implementazione del modello ha messo in luce i limiti computazionali del programma utilizzato, Matlab, e ha mostrato che non è banale fittare le distribuzioni che si ottengono. Tagliando casualmente i segmenti si raggiunge un limite superato il quale il calcolatore non riesce più a distinguere gli estremi del segmento, generando così segmenti di lunghezza nulla. In questo modo non è possibile realizzare il modello così come è stato pensato, cioè in un dominio continuo in cui è possibile tagliare il segmento infinite volte. Di conseguenza la scelta delle condizioni iniziali non può essere arbitraria. Si sono studiate generazioni che hanno prodotto circa 1'000'000 di segmenti e si è visto che l'andamento descritto dai due modelli, a parità di condizioni iniziali, risulta differente. Il tipo di taglio iniziale determina una traslazione della distribuzione in scala log-log. Il modello Broken stick con memoria genera un andamento riconducibile ad una legge di potenza lungo tutto il range in cui viene rappresentata la distribuzione, a differenza di quello semplice che presenta effetti di cutoff sia in intervalli piccoli che grandi.

Il seguente progetto è volto ad implementare sul microcontroller "Raspberry Pi v.4 Model B" un software utilizzante a mo' di scatola nera, anche, in parte, una rete neurale che sulla base di una classificazione precedentemente realizzata da soggetti terzi e sulla base di opportuni modelli preaddestrati sfrutti un meccanismo di apprendimento supervisionato per stimare ragionevolmente, secondo opportuni criteri, il sesso, la fascia d'età, lo stato emotivo (caricaturale, ossia forzato) e la distanza approssimativa di uno o più soggetti ripresi frontalmente in volto da una telecamera in tempo reale.

High-resolution environmental proxies from the southern central Apennines (Molise Region) are essential to understand past climatic changes in the late Pleistocene-Holocene. The aim of this PhD thesis is to enrich our knowledge of the outcropping fluvial-lacustrine succession in two intermontane basin, located in the southern Apennines (Italy). The first basin studied is located in Matese pedemontane area and consists of alluvial and fluvial-lacustrine sequences of about 11 m in detpth. The study area consists of top soil and several clastic sedimentary levels alternated with four layers of paleosols and clastic sediment layers. Present-day soils consist of well-developed Andosols. Soil and paloesols were analyzed with laser grain size distribution (GSD), geochemical and magnetic properties in order to evaluate the relative contributions of pedogenic and/or detrital components. The results showed that the finest pedogenic ferrimagnetic grains in the clay fraction exhibit two trends with respect to the degree of pedogenesis. The paleosols sequence was composed of highly-weathered Vertisols (Solum I and IV) and of less weathered Entisols (Solum II and III ) intercalated in the clastic sedimentary levels. A greater pedogenetic degree occurs in Vertisols (Solum I), with high clay content, which developed under temperate climates and formed below the layer of Neapolitan Yellow Tuff (12 ky BP). Solum II and III show a low magnetic degree of fine fractions, consistent with a low rate of pedogenesis, could have developed under more cold humid climatic conditions after the last eruption (Campanian Ignimbrite, 39 ky BP). Solum IV is characterized by a greater pedogenetic intensity associated with high value of magnetic susceptibility. The second intermontane basin was located in the north-east part of the Molise Region, in Montenero Valcocchiara village. Up to now, no systematic pedologic and paleoenvironmental studies have been carried out in the peat bog, that is located in this basin. Therefore, high-resolution and systematic magnetic studies combined with geochemical, palynology and mineralogy data were carried. Based on these data, the peat bog sequence can be separated into 3 units. Unit 1 (0–199 cm, 2-3 ky BP) shows high organic matter content, pyrite and some anthropogenic trace elements. Low magnetic susceptibility (χ) degree suggests that detrital input signals was due to effects of anaerobic dissolution processes. This Unit contains pollen of aquatic plants of lacustrine environment (Potamogeton) and cereals. For Unit 2 (200–300 cm, 3-5 ky BP), magnetic measurements increase and the corresponding concentration of ferrimagnetic minerals is also improved, besides this unit was characterized by increasing percentages of cereals pollen (graminaceae). For Unit 3 (300–400 cm, 5-7 ky BP), the bulk magnetic properties are dominated by detrital (calcium carbonate) sediments, correlated with Fe and Ti content. There was a significant change in arboreal taxa of deciduous trees towards Abies alba presence. In conclusion, combination of magnetic properties, trace elements, and other proxies provide a viable framework for reconstructing the paleoenvironmental changes of this lacustrine sequence during the middle of the Holocene period (6 ky BP).
I proxy ambientali ad alta risoluzione dell'Appennino centro-meridionale (Regione Molise) sono indispensabili per la comprensione dei cambiamenti climatici nel tardo Pleistocene-Olocene. Lo scopo di questa tesi di dottorato è quello di arricchire le conoscenze sulle successioni fluvio-lacustri in due bacini intermontani, situati nell'Appennino meridionale. Il primo bacino studiato si trova nella zona pedemontana del Matese ed è composto da una sequenza alluvionale di sedimenti fluvio-lacustri di circa 11 m di profondità. L'area studio è costituita da un suolo di superfice e da diversi livelli sedimentari alternati a quattro paleosuoli. I suoli attuali sono Andosuoli ben sviluppati. I suoli ed i paleosuoli sono stati analizzati mediante granulometria laser (GSD), geochimica e proprietà magnetiche, al fine di valutare i contributi pedogenetici e/o sedimentari. I risultati hanno mostrato che le particelle ferrimagnetiche pedogenetiche della frazione argillosa hanno seguito due trend diversi, indicando due livelli di pedogenesi. La sequenza dei paleosuoli è composta da Vertisuoli fortemente alterati (Solum I e IV) e da Entisuoli meno alterati (Solum II, III) intercalati da livelli clastici sedimentari. Un maggior grado di pedogenesi è rinvenuto nel Vertisuolo (Solum I), ad elevato contenuto argilloso, che potrebbe essersi formato in clima temperato al di sotto dello strato del Tufo Giallo Napoletano (12 ka BP). I Solum II e III, mostrano un basso grado magnetico dei sedimenti fluvio-lacustri che indica un minor grado di pedogenesi, coerente con delle condizioni climatiche più fredde che si verificate dopo l'ultima eruzione (Ignimbrite Campana 39 ka BP). Il Solum IV è caratterizzato da un maggiore intensità della pedogenesi associato ad elevati valori di suscettibilità magnetica. Il secondo bacino intermontano è situato nella parte nord-est della Regione Molise, nel comune di Montenero Valcocchiara. Fino ad oggi, non è stato condotto nessuno studio sistematico pedologico e paleoambientale sulla torbiera, che occupa tale bacino. Pertanto, è stato condotto uno studio sistematico combinando dati magnetici, palinologici, mineralogici e geochimici. Sulla base di tali dati, la sequenza sedimentaria rinvenuta può essere divisa in 3 unità. L’Unità 1 (0-199 cm, 2-3 ka BP) è dominata dalla presenza di sostanza organica, di pirite e da alcuni elementi in traccia di origina antropica. E’ stato osservato un basso grado di suscettibilità magnetica (χ), indicante che i segnali magnetici dei sedimenti sono condizionati dai processi di dissoluzione in ambiente anaerobico. Sono stati identificati pollini di piante acquatiche di ambienti lacustri (Potamogeton) e di cereali. Nell’unità 2 (200-300 cm, 3-5 ka BP) vi è un aumento della suscettività magnetica, corrispondente ad una più alta concentrazione di minerali ferrimagnetici, inoltre è caratterizzata da percentuale crescente di polline di cereali (graminacee). L’Unità 3 (300-400 cm, 5-7 ka BP) è dominata dalle proprietà magnetiche di litotipi sedimentari (carbonato di calcio) correlate con il contenuto di Fe e Ti. Si rinviene un cambiamento nel contenuto pollinico, da taxa arborei di caducifoglie verso la presenza di Abies alba. In conclusione, la combinazione delle proprietà magnetiche, degli elementi in traccia e altri proxy, fornisce un quadro comprensibile utile per ricostruire i cambiamenti paleoambientali di questa sequenza lacustre durante la seconda metà dell'Olocene (6 ka BP).

Diversi studi condotti tra insegnanti di scuola dell’infanzia e bambini in piccolo gruppo, hanno mostrato l’utilità della conversazione per incentivare lo sviluppo del linguaggio e una miglior crescita cognitiva. Questo studio si è occupato di investigare gli interventi a cui gli insegnanti di scuola dell’infanzia ricorrono per gestire momenti di conversazione con un piccolo gruppo di bambini, in un contesto scolastico multilingue. Inoltre si è considerata la relazione tra gli effetti degli interventi degli insegnanti e l’emergere di ragionamenti condivisi tra i bambini all’interno di sequenze. Da ultimo, questo studio ha esaminato la 7 partecipazione dei bambini bilingue all’interno delle sequenze di co-costruzione del discorso. Dieci insegnanti sono state videoregistrate mentre conversavano con bambini italiani e bilingue, con un’età compresa tra i 3 e i 5 anni. Tutte le conversazioni sono state trascritte ricorrendo ai criteri usati da Pontecorvo e Fasulo (1999). Con l’obiettivo di comprendere più a fondo alcune dinamiche, sono stati utilizzati altri strumenti per la raccolta dei dati: questionari, note di campo, interviste. Una prima analisi quantitativa è stata condotta sugli interventi delle insegnanti all’interno delle conversazioni, sull’emergere di sequenze di co-costruzione del ragionamento da parte dei bambini e sulla partecipazione dei bambini italiani e bilingue all’interno di queste sequenze. In seguito, a partire dai risultati dell’analisi quantitativa, è stata condotta un’analisi qualitativa sulle conversazioni. L’analisi quantitativa ha mostrato una relazione tra gli interventi degli insegnanti e l’emergere di sequenze di co-costruzione del discorso tra insegnante e bambini. Inoltre la partecipazione dei bambini bilingue all’interno di queste sequenze è risultata inferior a quella degli italiani. L’analisi qualitativa ha fatto emergere che gli insegnanti promuovono la partecipazione dei bambini mostrando un interesse autentico per le loro parole. Questo aspetto è collegato a un’attenta e consapevole valutazione delle domande da rivolgere ai bambini e con la scelta di ricorrere a interventi a specchio. Infine è risultato importante supportare i ragionamenti dei bambini creando dei collegamenti tra i loro interventi e usando i loro contributi per guidare la conversazione.
Different studies suggested that conversations between preschool teachers and small groups of children improve language development and cognitive growth. The current study investigated the interventions of preschool teachers to manage conversations with a small group of children in a multilingual context. Moreover, it also investigated the relationship between teachers' interventions and children's co-construction of reasoning, within sequences. Finally, it focused on bilingual children participations during the co-constructional sequences. Ten teachers were video recorded while conducting conversations with Italian and bilingual children aged 3 to 5 years old. All conversations were transcribed using Pontecorvo Fasulo’s (1999) criteria. In order to understand better some dynamics, other collecting data instruments were used: questionnaire, field notes, and interviews. A first quantitative analysis was conducted on teacher’s interventions in conversations, children's co-construction of reasoning within sequences, and Italian and bilingual children's participation during these sequences. Afterwards, starting from quantitative results, a qualitative analysis on conversations was computed . The quantitative analysis indicated a relationship between teacher’s interventions and the emergence of children-teacher co-constructional sequences . Furthermore, bilingual children were found to participate within these sequences less frequently than Italian children. Qualitative analyses suggested that teachers promoted children’s participation by showing an authentic interest in their speech. This was related with a conscious choice of what and how to ask questions, and with teachers' responsiveness by doings things like mirror talk and revoicing. At last, it emerged the importance of supporting children's discourse by connecting their interventions and using their contributions to guide conversations.

2014 - 2015
In order to mitigate the urban traffic congestion and increase the travelers’ surplus, several policies can be adopted which may be applied in short or long time horizon. With regards to the short term policies, one of the most straightforward is control through traffic lights at single junction or network level. The main goal of traffic control is avoiding that incompatible approaches have green at the same time. With respect to this aim existing methodologies for Signal Setting Design (NSSD) can be divided into two classes as in following described Approach-based (or Phase-based) methods address the signal setting as a periodic scheduling problem: the cycle length, and for each approach the start and the end of the green are considered as decision variables, some binary variables (or some non-linear constraints) are included to avoid incompatible approaches having green at the same time (see for instance Improta and Cantarella, 1987). If needed the stage composition and sequence may easily be obtained from decision variables. Commercial software codes following this methodology are available for single junction control only, such Oscady Pro® (TRL, UK; Burrow, 1987). Once the green timing and scheduling have been carried out for each junction, offsets can be optimized (coordination) using the stage matrices obtained from single junction optimization (possibly together with green splits again) through one of codes mentioned below. Stage-based signal setting methods dealt with that by dividing the cycle length into stages, each one being a time interval during which some mutually compatible approaches have green. Stage composition, say which approaches have green, and sequence, say their order, can be represented through the approach-stage incidence matrix, or stage matrix for short. Once the stage matrix is given for each junction, the cycle length, the green splits and the offsets can be optimised (synchronisation) through some well established commercial software codes. Two of the most commonly used codes are: TRANSYT14® (TRL, UK) (recently TRANSYT15® has been released) and TRANSYT-7F® (FHWA, USA). Both allow to compute the green splits, the offsets and the cycle length by combining a traffic flow model and a signal setting optimiser. Both may be used for coordination (optimisation of offsets only, once green splits are known) or synchronisation. TRANSYT14® generates several (but not all) significant stage sequences to be tested but the optimal solution is not endogenously generated, while TRANSYT-7F® is able to optimise the stage sequence for each single junction starting from the ring and barrier NEMA (i.e. National Electrical Manufacturers Association) phases. Still these methods do not allow for stage matrix optimisation; moreover the effects of stage composition and sequence on network performance are not well analysed in literature... [edited by Author]
XIV n.s.

La tesi si colloca nell'ambito di studi sulla fraseologia nell'inglese prodotto da apprendenti. Presenta uno studio empirico delle sequenze di parole più ricorrenti in un corpus di inglese prodotto da apprendenti di livello avanzato durante chat asincrone in contesto universitario italiano. Secondo la letteratura d'area, sia nella lingua scritta che in quella parlata, le sequenze di parole degli apprendenti rivelano una scarsa attenzione alla variazione del registro a seconda del mezzo di comunicazione usato. Al fine di verificare la presenza di questa caratteristica in un tipo di comunicazione che si trova in posizione intermedia tra i due poli del continuum esistente tra parlato e scritto, la presente ricerca ha analizzato quantitativamente e qualitativamente le sequenze di parole più frequenti nel corpus di comunicazioni mediate dal computer (CMC) raccolto nell'ambito della presente ricerca. Successivamente, le sequenze più frequenti sono state confrontate con quelle estratte da due corpora di interlingua inglese prodotta da apprendenti italofoni, uno di testi scritti (ICLE, Granger et al. 2002) e uno interviste orali (LINDSEI, Gilquin et al. 2010 ). Il confronto ha rivelato che le sequenze più ripetute dagli apprendenti hanno caratteristiche distintive nei vari media e supporta solo in parte i precedenti studi in materia. Ciò è probabilmente dovuto sia alle caratteristiche di informalità e immediatezza della comunicazione mediata dal computer, che ai vantaggi motivazionali e al diverso tipo di elaborazione linguistica connaturato alla CMC. Per l'apprendente la CMC non presenta la stessa pressione comunicativa del parlato e, allo stesso tempo, egli ha la possibilità di monitorare la propria produzione in quanto distanziata da sé dal mezzo elettronico.
The present dissertation contributes to studies of phraseology in learner English. It is an analysis of recurrent sequences of words in a corpus of learner Computer-mediated Communication. English, collected by means of asynchronous chats in an Italian university context. Previous research has argued that the use of recurrent word sequences plays a major role in learner English fluency both in writing and in speech, and is one of the factors behind learner English register failures. Using a corpus-driven approach, the study analyses the most frequent word sequences extracted from the specially compiled Learner Chat Corpus (LCC). To determine the level of adaptation of learner English to different registers, data regarding 3-word sequences from LCC is compared with the Italian subcomponents of a well-known corpus of learner writing (ICLE, Granger et al. 2002) and a corpus of learner speech (LINDSEI, Gilquin et al. 2010 ). The cross-corpus comparisons provide evidence that learners employ combinations which make their English suitable to the mode they are using for communication. Quantitative and qualitative findings from the present research support only in part previous studies of learner English in terms of recurrent sequences. This is probably due both to the informality and spoken-like quality of CMC, and to its motivational advantages and processing differences connected to the fact that learners can monitor their output while communicating because learner language production is distanced by the electronic means.

La tesi si colloca nell'ambito di studi sulla fraseologia nell'inglese prodotto da apprendenti. Presenta uno studio empirico delle sequenze di parole più ricorrenti in un corpus di inglese prodotto da apprendenti di livello avanzato durante chat asincrone in contesto universitario italiano. Secondo la letteratura d'area, sia nella lingua scritta che in quella parlata, le sequenze di parole degli apprendenti rivelano una scarsa attenzione alla variazione del registro a seconda del mezzo di comunicazione usato. Al fine di verificare la presenza di questa caratteristica in un tipo di comunicazione che si trova in posizione intermedia tra i due poli del continuum esistente tra parlato e scritto, la presente ricerca ha analizzato quantitativamente e qualitativamente le sequenze di parole più frequenti nel corpus di comunicazioni mediate dal computer (CMC) raccolto nell'ambito della presente ricerca. Successivamente, le sequenze più frequenti sono state confrontate con quelle estratte da due corpora di interlingua inglese prodotta da apprendenti italofoni, uno di testi scritti (ICLE, Granger et al. 2002) e uno interviste orali (LINDSEI, Gilquin et al. 2010 ). Il confronto ha rivelato che le sequenze più ripetute dagli apprendenti hanno caratteristiche distintive nei vari media e supporta solo in parte i precedenti studi in materia. Ciò è probabilmente dovuto sia alle caratteristiche di informalità e immediatezza della comunicazione mediata dal computer, che ai vantaggi motivazionali e al diverso tipo di elaborazione linguistica connaturato alla CMC. Per l'apprendente la CMC non presenta la stessa pressione comunicativa del parlato e, allo stesso tempo, egli ha la possibilità di monitorare la propria produzione in quanto distanziata da sé dal mezzo elettronico.
The present dissertation contributes to studies of phraseology in learner English. It is an analysis of recurrent sequences of words in a corpus of learner Computer-mediated Communication. English, collected by means of asynchronous chats in an Italian university context. Previous research has argued that the use of recurrent word sequences plays a major role in learner English fluency both in writing and in speech, and is one of the factors behind learner English register failures. Using a corpus-driven approach, the study analyses the most frequent word sequences extracted from the specially compiled Learner Chat Corpus (LCC). To determine the level of adaptation of learner English to different registers, data regarding 3-word sequences from LCC is compared with the Italian subcomponents of a well-known corpus of learner writing (ICLE, Granger et al. 2002) and a corpus of learner speech (LINDSEI, Gilquin et al. 2010 ). The cross-corpus comparisons provide evidence that learners employ combinations which make their English suitable to the mode they are using for communication. Quantitative and qualitative findings from the present research support only in part previous studies of learner English in terms of recurrent sequences. This is probably due both to the informality and spoken-like quality of CMC, and to its motivational advantages and processing differences connected to the fact that learners can monitor their output while communicating because learner language production is distanced by the electronic means.

Il DNA contiene l'informazione genetica che è essenziale per il corretto sviluppo di qualsiasi organismo. Essere in grado di analizzare il DNA risulta indispensabile per comprendere le cause di malattie e tumori e per migliorare la qualità delle nostre vite. Lo sviluppo delle tecniche di sequenziamento del DNA ha rivoluzionato il modo in cui queste analisi sono eseguite. A causa dell'immensa quantità di dati biologici disponibili, oggigiorno l'informatica gioca un ruolo fondamentale nella loro analisi. Fortunatamente in molte applicazioni l'informazione biologica contenuta in una molecola di DNA può essere rappresentata come una stringa nella quale ogni carattere rappresenta un nucleotide. Il concetto di stringa è molto studiato in informatica ed è possibile sfruttare l'estesa letteratura relativa alla memorizzazione e all'analisi di stringhe per migliorare lo studio del DNA. In questo contesto, questa tesi si focalizza su due problemi che emergono dall'analisi di dati di sequenziamento: lo studio della variabilità trascrittomica dovuta allo splicing alternativo e l'analisi della variabilità genetica dovuta a variazioni genetiche quali Single Nucleotide Polymorphisms e indels. Riguardo entrambi i problemi, investighiamo due originali approcci computazionali e ne dimostriamo l'efficacia confrontandoli con i tools più utilizzati nel relativo stato dell'arte. Il nostro obiettivo è lo sviluppo di tool bioinformatici che combinano algoritmi accurati con strutture dati efficienti. Il primo problema che affrontiamo è l'identificazione di eventi di splicing alternativo a partire da dati RNA-Seq. Lo splicing alternativo gioca un ruolo fondamentale in molti aspetti della vita, dal corretto sviluppo di un individuo al sorgere di malattie. Diversamente dagli approcci proposti in letteratura che si basano sulla quantificazione di trascritti o sull'allineamento spliced contro un genoma di riferimento, proponiamo un approccio algoritmico alternativo che sfrutta l'originale concetto di allineamento a un grafo di splicing. Abbiamo implementato il nostro approccio nel tool ASGAL che allinea un sample di RNA-Seq contro il grafo di splicing di un gene e identifica gli eventi di splicing alternativo supportati dal sample andando a confrontare questi ultimi con l'annotazione del gene. ASGAL è il primo tool che allinea RNA-Seq reads a un grafo di splicing e che è in grado di identificare eventi novel di splicing anche quando un singolo trascritto per gene è supportato dal sample in input. I risultati della nostra sperimentazione dimostrano l'utilità di allineare a un grafo di splicing e la capacità del nostro tool nell'identificare eventi di splicing alternativo. Il secondo problema che affrontiamo è la genotipizzazione di un insieme di varianti note (SNPs e indels) a partire da dati di sequenziamento. Un'approfondita analisi di queste variazioni è indispensabile per comprendere la variabilità genetica fra gli individui di una popolazione e il loro fattore di rischio genetico. Gli approcci proposti in letteratura per identificare e genotipizzare varianti includono l'allineamento delle reads, una procedura che risulta computazionalmente troppo onerosa per le tipiche applicazioni cliniche. Quando non si è interessati alla scoperta di nuove varianti, è possibile evitare lo step di allineamento andando a genotipizzare solo un insieme di varianti già note e per le quali è stata già dimostrata una certa rilevanza medica. Per risolvere questo problema, abbiamo ideato un nuovo approccio alignment-free e lo abbiamo implementato nel tool MALVA. MALVA è il primo approccio alignment-free che è in grado di genotipizzare SNPs, indels e varianti multi-alleliche. Grazie alla strategia alignment-free, MALVA è molto più veloce degli approcci basati sull'allineamento, esibendo comunque un'accuratezza simile. Inoltre, rispetto agli approcci più utilizzati in letteratura, MALVA risulta molto più accurato nella genotipizzazione degli indels.
DNA contains the genetic information that is essential for the correct development of any organism. Being able to investigate DNA is of utmost importance for analyzing the reasons behind diseases and for improving the quality of life. Development of DNA sequencing technologies has revolutionized the way this kind of investigation is performed. Due to the huge amount of sequencing data available, nowadays computer science plays a key role in their analysis. Luckily, in many applications, the biological information contained in a DNA molecule can be represented as a string in which each character represents a nucleotide. Strings are a well-known and well-studied notion in computer science and therefore it is possible to exploit the huge literature related to storing and processing strings for improving the analysis of DNA. Within this context, this thesis focuses on two specific problems arising from the analysis of sequencing data: the study of transcript variability due to alternative splicing and the investigation of genetic variability among different individuals due to small variations such as Single Nucleotide Polymorphisms and indels. Regarding both these problems, we investigate two novel computational approaches by devising original strategies and we prove their efficacy by comparing them with the most used state-of-the-art approaches. In both these areas, our focus is on the development of bioinformatics tools that combine accurate algorithms with efficient data structures. The first problem we tackle is the detection of alternative splicing events from RNA-Seq data. Alternative splicing plays an important role in many different life aspects, from the correct evolution of an individual to the development of diseases. Differently from current techniques that rely on the reconstruction of transcripts or on the spliced alignment of RNA-Seq reads against a reference genome, we investigate an alternative algorithmic approach that exploits the novel notion of alignment against a splicing graph. We implemented such an approach in a tool, called ASGAL, that aligns a RNA-Seq sample against the splicing graph of a gene and then detects the alternative splicing events supported by the sample by comparing the alignments with the gene annotation. ASGAL is the first tool that aligns reads against a splicing graph and that is able to detect novel alternative splicing events even when only a single transcript per gene is supported by the sample. The results of our experiments show the usefulness of aligning reads against a splicing graph and prove the ability of the proposed approach in detecting alternative splicing events. The second problem we tackle is the genotyping of a set of known Single Nucleotide Polymorphisms and indels from sequencing data. An in-depth analysis of these variants allows to understand genetic variability among different individuals of a population and their genetic risks factors for diseases. Standard pipelines for variant discovery and genotyping include read alignment, a computationally expensive procedure that is too time consuming for typical clinical applications. When variant discovery is not desired, it is possible to avoid read alignment by genotyping only the set of known variants that are already established to be of medical relevance. To solve this problem, we devised a novel alignment-free algorithmic approach and we implemented it in a bioinformatic tool, called MALVA. MALVA is the first alignment-free approach that is able to genotype SNPs, indels, and multi-allelic variants. Thanks to its alignment-free strategy, MALVA requires one order of magnitude less time than alignment-based pipelines to genotype a donor individual while achieving similar accuracy. Remarkably, on indels it provides even better results than the most widely adopted approaches.

2011 - 2012
My PhD research activities has focused on the development of new computational methods for biological sequence analyses. To overcome an intrinsic problem to protein sequence analysis, whose aim was to infer homologies in large biological protein databases with short queries, I developed a statistical framework BLAST-based to detect distant homologies conserved in transmembrane domains of different bacterial membrane proteins. Using this framework, transmembrane protein domains of all Salmonella spp. have been screened and more than five thousands of significant homologies have been identified. My results show that the proposed framework detects distant homologies that, because of their conservation in distinct bacterial membrane proteins, could represent ancient signatures about the existence of primeval genetic elements (or mini-genes) coding for short polypeptides that formed, through a primitive assembly process, more complex genes. Further, my statistical framework lays the foundation for new bioinformatics tools to detect homologies domain-oriented, or in other words, the ability to find statistically significant homologies in specific target-domains. The second problem that I faced deals with the analysis of transcripts obtained with RNA-Seq data. I developed a novel computational method that combines transcript borders, obtained from mapped RNA-Seq reads, with sequence features based operon predictions to accurately infer operons in prokaryotic genomes. Since the transcriptome of an organism is dynamic and condition dependent, the RNA-Seq mapped reads are used to determine a set of confirmed or predicted operons and from it specific transcriptomic features are extracted and combined with standard genomic features to train and validate three operon classification models (Random Forests - RFs, Neural Networks – NNs, and Support Vector Machines - SVMs). These classifiers have been exploited to refine the operon map annotated by DOOR, one of the most used database of prokaryotic operons. This method proved that the integration of genomic and transcriptomic features improve the accuracy of operon predictions, and that it is possible to predict the existence of potential new operons. An inherent limitation of using RNA-Seq to improve operon structure predictions is that it can be not applied to genes not expressed under the condition studied. I evaluated my approach on different RNA-Seq based transcriptome profiles of Histophilus somni and Porphyromonas gingivalis. These transcriptome profiles were obtained using the standard RNA-Seq or the strand-specific RNA-Seq method. My experimental results demonstrate that the three classifiers achieved accurate operon maps including reliable predictions of new operons. [edited by author]
XI n.s.

Lo scopo di questa tesi è di descrivere le tecniche di rilevamento 3D applicate a voli amatoriali con UAV tramite una breve trattazione teorica e la sperimentazione su due importanti casi di studio: i siti archeologici di Cahuachi in Perù e di Tiwanaku in Bolivia. Le immagini ottenute dai video, dopo opportuna selezione, sono state elaborate con due moderni software fotogrammetrici che utilizzano un approccio Structure from Motion per la generazione di modelli 3D in forma di nuvola di punti. Vengono evidenziate le problematiche emerse e i risultati ottenuti, sottolineando l’importanza e l’integrazione con altri dati di carattere geomatico per la mappatura e il monitoraggio dei siti a supporto dell’analisi archeologica.

Moray eels (Actinopterygii, Anguilliformes, Muraenidae) are teleosts widespread in tropical and temperate seas and among the most common predators of the coral reef. Nevetherless, they are too little studied due to their hidden and nocturnal habits; furthermore, they are not important commercially, and in Asian countries are involved in ciguatera poisoning in humans. Beside the ciguatera fish poisoning, most studies concern the taxonomy, mainly based on morphology and body colour pattern; however the classification of species and genera is still controversial. Comparative cytogenetic, allowing the study of karyotype evolution among species and genera, could contribute to shed light on taxomomic and phylogenetic incertainties on Muraenidae family. Till now, less of 10% have been karyologically analysed and a very few number of species have been studied by molecular and comparative cytogenetics. Whitin a karyological study on anguillifom teleosts, and in particular on morays, in this PhD reseach, a comparative cytogenetic analysis of six Indo-Pacific moray eels from three different genera (Gymnothorax fimbriatus, Gymnothorax flavimarginatus, Gymnothorax javanicus, Gymnothorax undulatus, Echidna nebulosa and Gymnomuraena zebra), was carried out, using Wright’s staining and C-banding in order to investigate the chromosomal differentiation in the family Muraenidae. Four species displayed a diploid chromosome number 2n=42, which is common among the Muraenidae. Two other species were characterized by different chromosome numbers (2n=40 and 2n=36). For most species, a large amount of constitutive heterochromatin was detected in the chromosomes, with species-specific C-banding patterns that enabled pairing of the homologous chromosomes. In all species, the major ribosomal genes were localized in the guanine-cytosine-rich region of one chromosome pair, with different chromosomal locations. The (TTAGGG)n telomeric sequences were mapped onto chromosomal ends in all the muraenids studied. Since the minor ribosomal family have been never studied in any moray species, in this study the 5S rDNA have been mapped, beside three Indopacific moray, in the Mediterranean species G. unicolor e Muraena helena. Almost all species displayed multiple cluster of 5S genes with both different as well as conserved localizations among species. The comparison of the results derived from this study with those available in the literature confirms a substantial conservation of the diploid chromosome number in the Muraenidae and supports the hypothesis that rearrangements have occurred that have diversified their karyotypes. Furthermore, the finding of two species with different diploid chromosome numbers suggests that additional chromosomal rearrangements, such as Robertsonian fusions, have occurred in the karyotype evolution of the Muraenidae.

Il progetto di tesi consiste in uno studio sperimentale nell’ambito della fonetica russa sulla percezione e la capacità di discriminazione da parte di studenti italofoni del contrasto di alcune consonanti palatalizzate e palatalizzate con [j] nella lingua russa. Dalla revisione della letteratura emerge che la percezione di persone adulte di contrasti fonologici che non sono propri della loro L1 sia influenzata dal sistema fonologico della propria L1. La letteratura per molti decenni ha pensato quindi che parlanti nativi di una data lingua avessero difficoltà a discriminare distinzioni fonetiche che non rappresentano un contrasto fonologico nella loro L1 e che la discriminazione di questi contrasti risultasse sempre poco accurata. Con il tempo questo assunto è stato rivalutato, attraverso varie teorie e modelli. Siccome il contrasto tra palatalizzazione e non palatalizzazione nella lingua russa è stato già affrontato in letteratura, la novità del mio progetto risiede nello studio della percezione del contrasto tra consonanti palatalizzate e sequenze consonantiche con [j] da parte di studenti italofoni. Non è l’intento del mio studio istituire una gerarchia di difficoltà di percezione di tutte le consonanti della lingua russa, bensì comprendere se alcune consonanti prese in considerazione nel mio studio sono di più facile distinzione nella loro rispettiva coppia palatalizzazione – palatalizzazione con [j] rispetto ad altre, poiché il loro suono ricalca dei suoni simili presenti nella lingua italiana. Per studiare il contrasto è stato creato un esperimento fonetico composto da 32 stimoli, 16 target stimoli e 16 fillers. Ogni stimolo è composto da 3 pseudo parole con schema ABX. I soggetti sono chiamati a stabilire se la terza pseudo parola ascoltata X sia uguale ad A o a B, le parole che presentano il contrasto. L’ultima parte della dissertazione è dedicata all’analisi statistica dei dati rilevati, alla presentazione dei risultati e alla loro discussione.

Introduzione. Il rapporto tra le sequenze pesate in T1 (T1w) e T2 (T2w), ossia il T1w/T2w, è stato proposto come un metodo applicabile clinicamente per studiare l'integrità della sostanza bianca e della sostanza grigia nella sclerosi multipla (SM). Tuttavia, la sua rilevanza clinica e l'applicabilità in un contesto multicentrico devono ancora essere completamente indagate. Obiettivi. Quantificare il rapporto T1w/T2w nella sostanza bianca e nella sostanza grigia in un'ampia coorte multicentrica di pazienti affetti da SM e controlli sani, e la sua associazione con la disabilità clinica. Metodi. Le sequenze T1w e T2w dell’encefalo di 434 pazienti con SM (57 con sindrome clinicamente isolata, 196 recidivante-remittente [RR], 106 secondariamente progressiva [SP], 75 primariamente progressiva [PP]) e 270 controlli sani sono state identificate retrospettivamente in 7 centri europei. Le mappe del rapporto T1w/T2w sono state ottenute dopo aver calibrato le intensità del segnale utilizzando gli occhi ed il muscolo temporale. Nei controlli sani, l’andamento del rapporto T1w/T2w con l’età è stato stimato in diverse strutture cerebrali aggiustando per sesso e centro, utilizzando modelli lineari misti. Sono stati quindi derivati i punteggi z del rapporto T1w/T2w specifici per età, sesso e centro nei pazienti con SM e confrontati tra i diversi fenotipi clinici e livelli di disabilità. Infine, sono state studiate le associazioni con le variabili cliniche e di risonanza magnetica. Risultati. Nei controlli sani, il rapporto T1w/T2w aumentava con l'età fino ai 50-60 anni sia nella sostanza bianca che nella sostanza grigia. Rispetto ai controlli sani, il rapporto T1w/T2w risultava significativamente più basso nelle lesioni della sostanza bianca di tutti i fenotipi clinici della SM e nella sostanza bianca apparentemente normale e nella corteccia dei pazienti con SMRR e SMSP (p≤0.026). Al contrario, il rapporto T1w/T2w era significativamente più alto nello striato e nel pallido dei pazienti con SMRR, SMSP e SMPP rispetto ai controlli sani (p≤0.042). Inoltre, rispetto ai controlli sani, il rapporto T1w/T2w era significativamente più basso nelle lesioni della sostanza bianca e della sostanza bianca apparentemente normale nei pazienti con esordio a ricadute e basso livello di disabilità (Expanded Disability Status Scale [EDSS] <3.0) e nella corteccia dei pazienti con esordio a ricadute ed EDSS≥3.0 (p≤0.023). Al contrario, il rapporto T1w/T2w era significativamente più alto nello striato e nel pallido nei pazienti con esordio a ricadute ed EDSS≥4.0 (p≤0.005). Nei pazienti con SMPP, il rapporto T1w/T2w era significativamente più alto nello striato e nel pallido solo con EDSS≥6.0 (p≤0.001). Nei pazienti con SM, una durata di malattia più lunga, un EDSS ed un volume di lesioni della sostanza bianca più elevati, ed un volume cerebrale normalizzato più basso, risultavano essere associati ad un rapporto T1w/T2w più basso nelle lesioni della sostanza bianca e nella corteccia, e ad un rapporto T1w/T2w più elevato nello striato e nel pallido (β da -1.168 a 0.286, p≤0.040). Conclusioni. Rispetto ai controlli sani, nei pazienti affetti da SM abbiamo osservato alterazioni eterogenee del rapporto T1w/T2w nelle diverse regioni cerebrali ed in base al fenotipo clinico ed al grado di disabilità. Vari substrati patologici, tra cui la demielinizzazione, l’infiammazione, la neurodegenerazione e l’accumulo di ferro, possono spiegare le alterazioni di questo indice e la loro rilevanza clinica.
Background. The T1-weighted (w)/T2w-ratio has been proposed as a clinically feasible method to investigate white matter (WM) and gray matter (GM) integrity in multiple sclerosis (MS). However, its clinical relevance and suitability in a multicenter setting still need to be fully explored. Objective. To evaluate WM and GM T1w/T2w-ratio in a large multicenter cohort of healthy controls (HC) and MS patients, and its association with clinical disability. Methods. Brain T2w and T1w scans were identified retrospectively at 7 European sites from 434 MS patients (57 clinically isolated syndrome, 196 relapsing-remitting [RR], 106 secondary progressive [SP], 75 primary progressive [PP]) and 270 HC. T1w/T2w-ratio maps were obtained after calibrating signal intensities to eyes and temporal muscle. Sex- and site-adjusted lifespan trajectories of T1w/T2w-ratio were estimated in different brain structures of HC using linear mixed models. Then, sex-, age- and site-specific T1w/T2w-ratio z-scores were derived in MS patients and compared among different clinical phenotypes and levels of disability. The associations with clinical and MRI variables were investigated. Results. In HC, T1w/T2w-ratio increased with age until 50-60 years both in WM and GM. Compared to HC, T1w/T2w-ratio was significantly lower in WM lesions of all MS phenotypes, and in normal-appearing (NA) WM and cortex of RRMS and SPMS patients (p≤0.026), but it was significantly higher in the striatum and pallidum of RRMS, SPMS and PPMS patients (p≤0.042). Furthermore, compared to HC, T1w/T2w-ratio was significantly lower in WM lesions and NAWM in relapse-onset MS patients with mild levels of disability (Expanded Disability Status Scale [EDSS]<3.0) and in the cortex in relapse-onset MS patients with EDSS≥3.0 (p≤0.023). Conversely, T1w/T2w-ratio was significantly higher in the striatum and pallidum in relapse-onset MS patients starting at EDSS≥4.0 (p≤0.005). In PPMS, T1w/T2w-ratio was significantly higher in the striatum and pallidum beyond EDSS≥6.0 (p≤0.001). In MS, longer disease duration, higher EDSS, higher brain T2-hyperintense lesion volume, and lower normalized brain volume were associated with lower T1w/T2w-ratio in WM lesions and cortex and a higher T1w/T2w-ratio in the striatum and pallidum (β from -1.168 to 0.286, p≤0.040). Conclusions. Compared to HC, heterogeneous T1w/T2w-ratio abnormalities were detected in specific brain compartments according to MS clinical phenotypes and disability. Various pathological substrates, including demyelination, inflammation, neurodegeneration, and iron accumulation may explain alterations of this index and their clinical relevance.

INTRODUCTION For many years, introns have been considered only an additional cost to replication and transcription; earliest studies described them as ‘junk DNA’ (Wong, 2000). Subsequent observations revealed that some intronic sequences show regulative control on their own genes. Nevertheless, the enormous space occupied by introns in the cell genome cannot be justified only by these data. Some remarks about intron presence can be done considering the literature. Roy and Gilbert (2006) showed that introns density and organism complexity share a relation of proportionality. Introns can also increase transcription efficiency, as proved by some studies on transgenic mice (Le Hir et al., 2003). mRNA stability is improved by intron presence that protects the transcript from degradation. Moreover, despite introns being not as conserved as associated exons, many studies demonstrated unexpected conservation patterns between orthologue introns (Mattick, 1994). These and other data suggest that introns play a pivotal role in the regulatory network of the cell. AIM OF THE THESIS In the present study, intronic sequences of estrogen receptor alpha (ERalpha) gene in mammals and teleosts have been analyzed. A preliminary bioinformatic investigation has been utilized to choose a conserved intronic sequence in order test the potential binding to protein factors. The examination of these sequences concerns the structure, the location of important sites for transcription and splicing, the research of conserved regions, and the recognition of repetitive elements and potential binding sites for transcription factors. After that, by means of gelshift experiment, the binding of DNA and RNA probes to elements of nuclear protein extracts has been examined. MATERIALS AND METHODS Bioinformatic analysis was led on intronic and exonic sequences of ERalpha gene available at Ensembl database (Homo sapiens, Macaca mulatta, Canis familiaris, Mus musculus, Bos taurus, Monodelphis domestica, Oryctolagus cuniculus, Echinops telfairi and Ochotona princeps). Also one intron of some teleosts was sequenced and analyzed (Atherina boyeri, Barbus plebejus, Chondrostoma genei, Rutilus aula, Rutilus rutilus, Phoxinus phoxinus, Rhodeus amarus, Gasterosteus aculeatus, Psetta maxima, Scorpaena porcus, Polyprion americanus and Sparus aurata). The same intron for Danio rerio, Takifugu rubripes and Oryzia latipes was obtained from Ensembl database. Alignment: peculiar features of intronic sequences are their considerable lengths that are hardly comparable, low conservation rates and presence of insertions, deletions and inversions. MLAGAN alignment software (Brudno et al., 2003) has been a useful tool to align sequences that show these cha-racteristics. The software also gives back fragments of sequences, defined as Conserved Non-Coding Sequences (CNS), that show more than 70% of identity. Dotplot: The software dotplot was used to find exact conserved words between two sequences. Transcription factors: the presence of putative binding sites for tran-scription factors was identified by means of TFSEARCH version 1.3. The potential binding sites were analyzed in and out of CNS. Repetitions: the search of tandem repetitions inside introns was done with mreps software (Kolpakov et al., 2003). After that , the repetitions inside CNS were compared to the non-conserved repetitions. MicroRNAs: the presence of putative precursors of microRNAs was ex-amined with the softwares RNA22, proMirII (Nam et al., 2006) and mipred (Jiang et al., 2007). Gelshift: binding experiments were performed with DNA and RNA probes of intron I117 from D. rerio and nuclear protein extracts from tissues expressing ERalpha in female D. rerio. RESULTS AND DISCUSSION Splicing: the presence of consensus sequences necessary for the branch-ing of introns and the 5’ and 3’ splice sites (Zhuang et al., 1989) was investigated. The consensus sequence for the formation of the lariat isn’t present in some of the introns considered, while in others it exists in many copies. Conversely, 5’ and 3’ termini are highly conserved and always present. Alignments: conserved regions were studied calculating the average length and percentage of average identity of the conserved regions, the number of conserved regions and the number of nucleotides in the conserved regions, the ratio between the number of nucleotides inside the conserved regions and the length of the same intron sequence. These data show a great number of regions sharing more than 70% identity. Some pairwise alignments reveal that more than half of the intron’s length may show conservation (for example the same intron in H. sapiens and C. familiaris). Transcription factors: this analysis disclosed a great number of putative binding sites for transcription factors, mostly for CdxA (caudal type homeo-box transcription factor 1) and SRY (sex determining factor). The massive presence of binding sites for SRY is probably related to ERα function. Consi-dering the percentages of transcription factor binding sites nucleotides inside and outside CNS, a common pattern was not found. Repetitions: nearly all the repeated words found in the intronic se-quences are microsatellites. In teleosts, repeated words are present only in some introns and always outside conserved regions. In mammalian introns, repetitions are more frequently placed in non-conserved region. MicroRNAs: in mammalian introns, RNA22, ProMirII and mipred softwares found stem-loop structures that are potential precursor of micro-RNA. These structure have been found in introns of C. familiaris, H. sapiens, M. domestica and M. musculus. In teleosts, no precursors were identified. Gelshift: considering the result of bioinformatic studies, a conserved re-gion of intron I117 from D. rerio was chosen for the binding experiments. This intron is placed between the DNA binding domain region and the D region of the ERalpha gene. EMSA experiments reveal binding of both DNA and RNA probes. With DNA probes, the best result was obtained with liver nuclear protein extract. For RNA probes, a binding reaction was revealed probably involving many factors. These results suggest a putative regulative role of I117 in D. rerio.
INTRODUZIONE Per molti anni gli introni sono stati considerati un semplice costo aggiuntivo alla replicazione e alla trascrizione; nei primi studi compiuti sugli introni, questi ultimi sono stati descritti essenzialmente come “Junk DNA” (Wong, 2000). Successive osservazioni hanno rivelato che alcune delle sequenze introniche mostrano un controllo di tipo regolativo nei confronti dei geni in cui sono collocati. Nonostante ciò, l’enorme spazio occupato dagli introni nella cellula non può essere giustificato solo da questi dati. In base alla letteratura, sono state tratte alcune considerazioni riguardo alla presenza degli introni. Roy e Gilbert (2006) mostrano che densità intronica e complessità condividono una relazione di proporzionalità diretta. Gli introni possono inoltre aumentare l’efficienza di trascrizione, come dimostrato da alcuni studi compiuti su topi transgenici (Le Hir et al., 2003). La stabilità degli mRNA è migliorata dalla presenza degli introni che agiscono proteggendo il trascritto dalla degradazione. Inoltre, nonostante gli introni non siano conservati quanto gli esoni a loro associati, molti studi dimostrano un inatteso pattern di conservazione tra introni ortologhi (Mattick, 1994). Questi e altri dati suggeriscono che gli introni abbiano un ruolo cruciale nel network regolatorio della cellula. SCOPO DELLA TESI Nel presente studio, sono state analizzate le sequenze introniche del gene del recettore degli estrogeni forma alfa (ERalfa) in mammiferi e teleostei. Un’indagine preliminare di tipo bioinformatico è stata utile per scegliere una sequenza intronica conservata al fine di testare il possibile binding a fattori proteici. L’esame di queste sequenze ha riguardato la struttura, la posizione di siti importanti per la trascrizione e lo splicing, la ricerca di regioni conservate, l’individuazione di elementi ripetitivi e di siti di binding potenziali per fattori di trascrizione. In seguito a questo, per mezzo di esperimenti di gelshift, è stato testato il legame di sonde a RNA e DNA a elementi di estratto nucleare proteico. MATERIALI E METODI Indagini bioinformatiche sono state condotte sulle sequenze introniche ed esoniche del gene ERalfa disponibili nella banca dati Ensembl (Homo sapiens, Macaca mulatta, Canis familiaris, Mus musculus, Bos taurus, Monodelphis domestica, Oryctolagus cuniculus, Echinops telfairi e Ochotona princeps). Anche un introne del medesimo gene è stato sequenziato ed analizzato (Atherina boyeri, Barbus plebejus, Chondrostoma genei, Rutilus aula, Rutilus rutilus, Phoxinus phoxinus, Rhodeus amarus, Gasterosteus aculeatus, Psetta maxima, Scorpaena porcus, Polyprion americanus and Sparus aurata). Lo stesso introne è stato ricavato dal database Ensembl per le specie Danio rerio, Takifugu rubripes e Oryzia latipes. Allineamento: caratteristiche tipiche delle sequenze introniche sono una lunghezza considerevole e difficilmente comparabile con altre sequenze, basso tasso di conservazione e presenza di inserzioni, delezioni e inversioni. Il software MLAGAN (Brudno et al., 2003) è stato un valido strumento per allineare sequenze che condividono queste caratteristiche. Il programma restituisce anche porzioni di sequenza, definite Conserved Non-Coding Sequences o CSN, che mostrano più del 70% di identità. Dotplot: il software Dotplot è stato sfruttato per ritrovare parole esatte conservate tra due sequenze. Fattori di trascrizione: la presenza di potenziali siti di binding per fattori di trascrizione all’interno e all’esterno delle zone di conservazione è stata individuata tramite in programma TFSEARCH versione 1.3. Ripetizioni: l’analisi sulle ripetizioni tandem all’interno degli introni è stata effettuata col programma mreps (Kolpakov et al., 2003). Dopo ciò, è stato eseguito un confronto tra le ripetizioni conservate e non. microRNA: è stata infine ricercata la presenza di precursori di microRNA con i software RNA22, proMirII (Nam et al., 2006) e mipred (Jiang et al., 2007). Gelshift: esperimenti di binding sono stati effettuati con sonde a DNA e RNA dell’introne I117 di D. rerio ed estratti nucleari proteici da tessuti e-sprimenti ERalfa nelle femmine di D. rerio. RISULTATI E DISCUSSIONE Splicing: è stata ricercata la presenza di sequenze consenso necessarie per il branching degli introni e di splice sites conservati. La sequenza consenso necessaria per la formazione del laccio non è stata riscontrata in tutti gli introni, in altri invece era presente in copie multiple. Gli splice sites al terminale 5’ e 3’ sono risultati altamente conservati. Allineamento: le regioni conservate sono state studiate considerando la lunghezza media e la percentuale di identità media delle regioni conservate, il numero di regioni conservate, il numero di nucleotidi conservati nella sequenza, il rapporto tra il numero di nucleotidi all’interno delle CNS e la lunghezza totale della sequenza. Questi dati mostrano una grande quantità di regioni che condividono più del 70% di identità. Alcuni allineamenti pairwise rivelano che più di metà della lunghezza dell’introne può essere conservata (questo avviene ad esempio tra alcuni introni di C. familiaris e H. sapiens). Fattori di trascrizione: questa analisi ha rivelato un gran numero di potenziali siti di binding per fattori di trascrizione. Si può inoltre precisare che i fattori di trascrizione più rappresentati sono CdxA (caudal type homeobox transcription factor 1) e SRY (sex determining factor). La considerevole presenza di copie del sito di binding per SRY è probabilmente correlabile alla funzione di ERalfa. Tuttavia considerando la percentuale di siti di binding all’interno e all’esterno delle CNS, non si riscontra un pattern comune per tutte le sequenze. Ripetizioni: quasi tutte le sequenze ripetute trovate nelle sequenze introniche sono microsatelliti. Nei teleostei le ripetizioni sono presenti solo in alcuni introni e comunque sempre al di fuori delle zone conservate. Anche nei mammiferi, le ripetizioni sono state riscontrate più frequentemente nelle regioni non conservate. MicroRNA: negli introni dei mammiferi sono state trovate strutture a stem-loop potenziali precursori di microRNA. Sono stati riscontrati negli introni C. familiaris, H. sapiens, M. domestica e M. musculus. Nei teleostei non sono stati ritrovati precursori. Gelshift: considerando i risultati degli studi bioinformatici, per gli esperimenti di binding è stato scelto l’introne I117 di D. rerio. Questo introne è collocato tra il DNA binding domain e la regione cerniera del gene dell’ERalfa. Gli esperimenti di gel retardation hanno rivelato la presenza di binding sia per la sonda a RNA che per la sonda a DNA. Per le sonde a DNA sono stati ottenuti i risultati migliori con l’estratto nucleare proteico di fegato. Per le sonde a RNA è stato individuato il binding ma, probabilmente a causa del legame con più fattori, i risultati sono al momento di complessa interpretazione. Ad ogni modo, questi risultati suggeriscono un potenziale ruolo regolativo per l’introne I117 di D. rerio.

During last decade, molecular biology evolution has lead to a deep knowledge of human genome allowing the in-utero diagnosis of a large number of genetic diseases. Now adays performing a prenatal diagnosis of chromosomal abnormalities and of genetic diseases, requires genetic material from the fetus and this is possible only by invasive procedures such as amniocentesis and chorionic villus sampling. The risk of miscarriage of these technics is between 0.5% and 1% and considering these limits, new alternative and non-invasive screening methods, based on ultrasound and/or biochemical parameters of maternal blood, were developed. The disavantages of these methods are the probabilistic aspect of the results. There was an increasing interest in a new approach that could keep to zero the risk of miscarriage, with an extension of fetal genetic materials screening to a large number of women at the beginning of pregnancy, leading a decreased physic and psychological impact. In 1997 it was demonstrated the presence of cell-free fetal DNA (cffDNA) in the maternal blood and this has opened up new possibilities for a non-invasive prenatal diagnosis (NIPD). The cell-free fetal DNA originates from apoptotic trophoblasts on placenta’s surface and comprises around 3-6% of total cell-free DNA in maternal circulation. The cffDNA consists of short DNA fragments (<200bp). Fetal DNA can be detected from 32 days of gestation (though only reliably from 7 weeks) and it’s concentration increases with gestational age (21% per week during the first three months) with a sharp peak during last 8 weeks of pregnancy. The cffDNA is completely removed after delivery. The main problem related to the application of this NIPD is the high maternal background, so researchers have initially focused their attention on the detection of sequences that are absent in the maternal genome, such as DNA sequences from chromosome Y of male fetuses, the determination of fetal RhD genotype in women RhD-negative, and the detection of paternal mutations in maternal plasma. Although, the Real Time qPCR amplification of fetal sequences is the widespread method for cffDNA study, there are still a lot of studies focused on the development different protocols for detection of minimal differences between maternal and fetal DNA. The aim of this PhD thesis is the study and setup of different methods to identify fetal genomic sequences in maternal circulation. The research project was divided in three steps: the first one was focused on the validation of Real-Time qPCR protocol, applied to the detection and quantification of total free DNA and of cffDNA in pregnancies with a male fetus; the second was focused on the develop of a reliable protocol for the identification of fetal genomic sequences useful to recognize cffDNA in pregnancies with a female fetus, by the mini-sequencing technics; finally, the last step was focused on the validation of an analytical protocol to verify the presence/absence of paternal mutations in maternal plasma using nested PCR allele-specific. The results demonstrated here for each technic, show a high sensibility and resolution capacity, together with an easy and rapid handling. Furthermore, the combination of the two technics (Real-Time qPCR and mini-sequencing reaction) was essential in order to exclude the presence of a paternal mutation in the fetal genome in every case where a mutation wasn’t identified. The ability to exclude the presence of the paternal mutation in the fetus by analysis of maternal plasma avoid the utilization of invasive prenatal tests and, at the same time, reassures the couple early in the course of the pregnancy about the recurrence of the disease, thus avoiding significant anxiety.
Negli ultimi anni l'evoluzione della biologia molecolare ha permesso una conoscenza sempre maggiore del genoma umano e consente ormai la diagnosi in utero di un numero crescente di patologie genetiche. Al momento attuale la diagnostica prenatale di anomalie cromosomiche o di malattie genetiche richiede il prelievo di cellule fetali ottenibili con metodiche invasive, l'amniocentesi e la villocentesi. Queste tecniche comportano un rischio di provocare un aborto compreso fra 0.5% e 1%. Di fronte a questi limiti delle metodiche invasive sono stati messi a punto alcuni metodi di screening alternativi non invasivi, basati su parametri ecografici fetali e/o biochimici su sangue materno, che però hanno il limite di fornire risposte solo di tipo probabilistico. L'introduzione di un test realmente alternativo di diagnosi prenatale non invasiva che permetta di eliminare il rischio di aborto legato all’amniocentesi e alla villocentesi è fortemente attesa. Infatti un simile test permetterebbe una estensione dell'analisi del materiale genetico fetale a molte più donne all'inizio della gravidanza e diminuirebbe l'impatto fisico e psicologico di questo tipo di indagine. Nel 1997 uno studio ha dimostrato la presenza di DNA libero fetale (cell-free fetal DNA, cffDNA) nel plasma materno e ha evidenziato la sua potenzialità per una diagnosi prenatale non invasiva (NIPD). Durante i 15 anni successivi, si è sviluppata la ricerca di base sulle caratteristiche del DNA libero fetale e molti ricercatori hanno studiato la biologia e il significato clinico del trasporto di cffDNA nel circolo materno. Il DNA libero fetale origina dall’apoptosi dei trofoblasti costantemente rimpiazzati sulla superficie della placenta e comprende circa il 3-6% del DNA libero totale nella circolazione materna. E’ stato inoltre osservato che è costituito da corti frammenti di DNA (<200bp) piuttosto che interi cromosomi e che la sua concentrazione aumenta gradualmente durante la gravidanza: è rilevabile nella circolazione materna già a 32 giorni circa di gestazione (in quantità affidabile solo dopo le 7 settimane) e aumenta del 21% ogni settimana nel primo trimestre, con un forte picco durante le ultime 8 settimane di gravidanza per poi venire rapidamente rimosso dalla circolazione materna subito dopo il parto. L’utilizzo del DNA fetale libero come mezzo per la diagnosi prenatale non invasiva di malattie genetiche fino ad ora è fortemente limitato dall’elevato background di DNA materno pertanto le prime strategie messe a punto per l’identificazione del DNA libero fetale si sono basate sul rilevamento di sequenze assenti nel genoma materno, come le sequenze Y-specifiche, la determinazione del genotipo RhD fetale in donne RhD-negative e l’identificazione di sequenze fetali con mutazioni ereditate dal padre. L’amplificazione tramite Real Time qPCR di sequenze unicamente fetali nel plasma di donne gravide rappresenta ad oggi il metodo di elezione per lo studio del DNA libero fetale, ma numerosi sforzi sono stati realizzati per la messa a punto di sistemi sempre più sensibili ed universali per rilevare le più piccole differenze tra il DNA fetale libero e quello materno, al fine di consentire un utilizzo su larga scala del cffDNA per la diagnosi prenatale non invasiva. Lo scopo di questa ricerca è stato quindi, la messa a punto di protocolli validi per l’identificazione e l’analisi di sequenze geniche fetali nella circolazione materna. Il progetto è stato quindi suddiviso in tre fasi: la prima fase ha comportato la messa a punto di opportuni protocolli di Real-Time qPCR per il rilevamento e la quantificazione sia del DNA libero totale estratto sia del cffDNA estratto in gravidanze con feto di sesso maschile; la seconda fase del progetto si è occupata di testare e sviluppare un protocollo affidabile per l’identificazione di sequenze geniche fetali utili al riconoscimento di cffDNA nelle gravidanze con feto di sesso femminile, mediante l’utilizzo della tecnica di mini-sequencing; l’ultima fase del progetto si è concentrata infine sulla messa a punto di un protocollo di verifica della presenza/assenza di mutazioni paterne in plasma materno mediante nested PCR allele-specifica. L’analisi dei risultati ha dimostrato, per ogni tecnica sviluppata, elevate sensibilità e capacità di risoluzione accoppiate a velocità e facilità di esecuzione, confermandone quindi l’applicabilità per una diagnosi prenatale non invasiva. Inoltre l’utilizzo in combinazione delle due tecniche (Real-Time qPCR e mini-sequencing) per la conferma della presenza del cffDNA nel campione in analisi, si è rilevata indispensabile per poter escludere che il feto abbia ereditato la mutazione paterna, in tutti i casi in cui non viene identificata la mutazione. L’esclusione della mutazione paterna nel feto attraverso l’analisi su plasma materno permetterebbe quindi di evitare l’utilizzo di procedure invasive per il prelievo di cellule fetali e avere questa informazione alla 9-10 settimana di gravidanza consentirebbe di rassicurare la coppia prima di qualsiasi altro test diagnostico di routine.

Un LiDAR è uno strumento di misura che sta vedendo uno sviluppo enorme negli ultimi decenni e sta dando risultati di grande utilità pratica. Abbiamo svolto alcune misure di distanza utilizzando uno strumento realizzato con materiale di recupero e un semplice software scritto da noi. In una prima parte del lavoro, più teorica, si illustrerà il funzionamento dello strumen- to, basato sull’invio di fasci laser su bersagli opachi e sulla ricezione della loro riflessione. Si presterà particolare attenzione ai metodi sviluppati per poter sfruttare laser continui piuttosto che impulsati, che risulterebbero più costosi: le sequenze pseudocasuali di bit. Nella parte sperimentale invece si mostrerà l’analisi dei dati effettuata e si commen- teranno i risultati ottenuti osservando le misure, con lo scopo di verificare alcune ipotesi, fra cui si darà particolare attenzione al confronto delle diverse sequenze. Lo scopo di questo lavoro è caratterizzare lo strumento tramite l’analisi delle misure e verificare l’asserzione dell’articolo [1] in bibliografia secondo cui particolari sequenze di bit (A1 e A2) darebbero risultati migliori se utilizzate al posto della sequenza pseudocasuale di lunghezza massima, M-sequence.

Il lavoro della presente Tesi è consistito nella preparazione e caratterizzazione di un copolimero triblocco A-B-A ad elevato peso molecolare, dove A è costituito da acido polilattico (PLLA) e B è un copolimero statistico a composizione equimolare poli(butilene/trietilene succinato), precedentemente studiato e caratterizzato da un comportamento meccanico elastomerico e da una cinetica di degradazione idrolitica lenta. Il rapporto tra i due blocchi A e B è stato fissato vicino all’equimolarità. Dai risultati ottenuti si evince come le proprietà meccaniche del copolimero triblocco siano significativamente diverse da quelle dell’omopolimero e, soprattutto, migliorative in vista di impieghi del materiale nell’ingegneria dei tessuti molli: infatti, il modulo elastico si è ridotto di due ordini di grandezza, mentre l’allungamento a rottura è aumentato di un ordine e mezzo. Per quanto concerne la cinetica di riassorbimento idrolitico, i risultati, seppure preliminari sembrano molto promettenti: la cinetica del PLLA risulta difatti rallentata per copolimerizzazione. Da ultimo, ma non meno importante, è da segnalare un miglioramento della stabilità termica (parametro importante per la processabilità di un biomateriale) del PLLA per copolimerizzazione.

Influenza A viruses, capable of infecting humans and birds, are associated not only to seasonal epidemics, but also to pandemics, with an high impact on Public Health. The emergence of influenza viruses to the currently available drugs and the lack of universal vaccination strategies are main human and veterinarian concerns. Thus, the research of innovative targets for the development of therapeutic anti-influenza A virus strategies is still required. The aim of this study was to develop an innovative antiviral approach based on the delivery into eukaryotic cells susceptible to influenza virus infection of small RNA molecules targeting the highly conserved regions mapping at the 5’ ends of the 3 viral genomic segments encoding for the polymerase (PA, PB1, PB2), an enzyme essential for viral replication (Giannecchini S. et al., 2009- 2011). The target sequences represent the packaging signals of these 3 genomic segments and play an important role during the assembly and budding of the newly formed particles (Qinshan Gao et al., 2012). To this end, we developed different lentiviral vectors expressing miRNAs [pLenti6/V5-GW/EmGFP-miR] or antisense-RNAs [pLentilox 3.7 GFP] targeting PA, PB1 and PB2 segments. Recombinant lentiviral particles, produced by transfecting human embryonic kidney cells (293T) with both vectors in combination with a packaging systems, were harvested and titrated on human alveolar adenocarcinoma cell line (A549) by FACS analysis. The lentiviral vectors transduction efficiency on different cell lines was evaluated by FACS assay and by quantitative Real-Time PCR. The transduced cells were infected with epidemiologically relevant human influenza viruses type A and B and avian viruses type A. The viral inhibitory activity was assessed by employing an infectivity assay. We showed that recombinant lentiviral particles expressing miRNA or antisense-RNAs efficiently transduced A549 cell lines that are highly susceptible to influenza virus replication. More importantly, a reduction from 1 to 3 logatims of the viral titre was obtained in all tested cell lines infected with human and avian subtypes of influenza type A viruses. By contrast, no inhibition of influenza type B virus was observed. Furthermore, mutations within the target sequences abolished the antiviral effects of the developed vectors, thus confirming the specificity of the approach. Our study contributes to the demonstration that the expression of small RNAs targeting the packaging signal of the polymerases gene might represent an efficient strategy against the influenza A virus infection in human (especially in pandemic events) and birds.
I virus dell'influenza di tipo A sono in grado di infettare gli esseri umani e gli uccelli ed essendo responsabili non solo di di epidemie stagionali, ma anche di pandemie, hanno un impatto importante per la Salute Pubblica. L' insorgenza di virus influenzali resistenti ai farmaci attualmente disponibili e la mancanza di una terapia vaccinale universale sono una fonte di costante preoccupazione tanto per la popolazione umana quanto per quella animale. Pertanto, la ricerca di nuovi bersagli per lo sviluppo di approcci terapeutici / preventivi nei confronti del virus influenzale di tipo A è ancora necessaria. Lo scopo di questo studio è stato quello di sviluppare e valutare una strategia antivirale innovativa basata sul delivery in cellule eucariotiche suscettibili d’infezione da parte del virus dell’influenza di tipo A di piccoli RNA. Questi ultimi hanno come bersaglio le regioni conservate presenti al 5’ dei 3 segmenti del genoma virale codificanti la polimerasi (PA, PB1, PB2), enzima essenziale perché il virus possa replicarsi (Giannecchini S. et al., 2009- 2011). Nelle regioni bersaglio si trovano i segnali di packaging, che svolgono un ruolo importante durante le fasi di assemblaggio e gemmazione delle particelle virali nascenti (Qinshan Gao et al., 2012). A tale scopo, abbiamo sviluppato diversi vettori lentivirali esprimenti miRNA [pLenti6/V5-GW/EmGFP-miR] o antisenso-RNA [pLentilox 3.7 GFP] diretti verso i segmenti genomici PA, PB1 e PB2. Le particelle lentivirali ricombinanti, sono state prodotte trasfettando cellule umane embrionali renali (293T) con entrambi i vettori insieme ad un appropriato sistema di packaging. Leparticelle lentivirali ricombinanti sono state utilizzate per trasdurre le cellule umane di derivazione alveolare (A549) che rappresentano un ottimo modello per lo studio di molecole in grado di interferire con la replicazione del virus dell’influenza di tipo A. Le cellule trasdotte sono state quindi infettate con virus dell'influenza di tipo A di origine umana e aviaria e con un virus di tipo B. L’effetto di inibizione sul titolo della progenie virale è stato valutato mediante un test di infettività. Abbiamo dimostrato che le particelle lentivirali ricombinanti che esprimono miRNA o antisenso-RNA, trasducendo in modo efficiente la linea cellulare A549, determinano una riduzione del titolo virale che varia dagli 1 a 3 logaritmi, a seconda del virus e del bersaglio molecolare preso in esame. Al contrario, non è stata osservato nessun effetto nel caso del virus dell'influenza di tipo B. Inoltre, mutazioni all'interno delle sequenze bersaglio fanno sì che non vi siano più effetti antivirali dei vettori sviluppati, confermando la specificità dell’approccio sviluppato. I nostri dati contribuiscono alla dimostrazione che il delivery intracellualre di piccoli RNA specifici per i segnali di packaging dei geni virali codificanti la polimerasi, possono rappresentare una valida strategia terapeutica nei confronti dei virus dell’influenza umani, specialmente nell’eventualità di insorgenza di virus pandemici, e aviari.

La società civile pone oggi particolare attenzione al tema della sostenibilità ambientale, di qui la crescente necessità di progettare e sviluppare imballaggi ecosostenibili e/o biodegradabili con elevate prestazioni. I materiali polimerici, in particolare i poliesteri, presentano sicuramente una valida soluzione. Un monomero proveniente da fonti rinnovabili che consente la realizzazione di polimeri dalle eccellenti proprietà meccaniche e barriera è l'acido 2,5-furandicarbossilico. Tuttavia, i poliesteri furan-based non possiedono le caratteristiche di biodegradabilità desiderate, inoltre sono materiali duri e fragili e quindi non idonei per l’imballaggio flessibile. In tale contesto si inserisce il presente lavoro di tesi che ha come scopo la realizzazione di un nuovo poli(estere uretano) multiblocco a base di acido 2,5-furandicarbossilico, caratterizzato da proprietà migliorate rispetto all’omopolimero di partenza (poli(esametilene 2,5-furanoato)), il quale presenti una maggiore velocità di degradazione, combinata con un comportamento meccanico elastomerico, e eccellenti proprietà barriera. Per questo sono state prese in considerazione due diverse unità copolimeriche: una cosiddetta “hard” il poli(esametilene 2,5-furanoato) e l’altra “soft” il poli(trietilene 2,5-furanoato). L’alternanza di queste due porzioni ha permesso di realizzare un copolimero tenace, con un’elevata temperatura di fusione (dovuta all’elevato grado di cristallinità del segmento hard), e con un basso modulo elastico ed un elevato allungamento a rottura (tipici invece del segmento soft). I risultati ottenuti hanno evidenziato come la copolimerizzazione abbia aumentato la flessibilità del materiale, la velocità di degradazione, entrambi grazie al ridotto grado di cristallinità. Infine il copolimero presenta eccellenti proprietà barriera, grazie alla presenza di una fase bidimensionale ordinata (mesofase).

Thesis (M.S.)--University of Missouri-Columbia, 2005.
"May 2005" The entire dissertation/thesis text is included in the research.pdf file; the official abstract appears in the short.pdf file (which also appears in the research.pdf); a non-technical general description, or public abstract, appears in the public.pdf file. Includes bibliographical references.

La fermentazione del succo d’uva è un processo biochimico complesso, in cui i lieviti svolgono un ruolo fondamentale trasformando gli zuccheri dell’uva in etanolo, CO2 e altre centinaia di composti secondari. L’ecologia dei lieviti, responsabili della fermentazione alcolica, risulta essere più complessa rispetto a quanto precedentemente pensato, dimostrando inoltre che i lieviti non-Saccharomyces svolgono un ruolo rilevante sull’impatto metabolico e la complessità aromatica del prodotto finito. L’inclusione di lieviti vinari non-Saccharomyces, insieme a ceppi di Saccharomyces in multi-starter per la fermentazione alcolica è stato proposto come strumento per migliorare la composizione chimica e le proprietà sensoriali del vino, traendo vantaggio dalle fermentazioni spontanee ed evitando il rischio di arresti fermentativi. SCOPO DEL LAVORO L’obiettivo principale di questo lavoro è stato di isolare ceppi microbici (lieviti e batteri) rappresentanti la biodiversità della microflora “virtuosa” dei vini tipici pugliesi studiati. MATERIALI E METODI Lieviti e batteri sono stati isolati da fermentazioni spontanee di vini Pugliesi e da bucce d’uva. L’identificazione dei lieviti è stata ottenuta mediante analisi di restrizione e sequenziamento della regione compresa fra gli internal transcribed spacers e la frazione 5.8S del RNA ribosomiale (5.8S-ITS), inoltre i ceppi di Saccharomyces cerevisiae sono stati identificati mediante PCR specie-specifici e caratterizzati genotipicamente con l’analisi delle sequenze interdelta. La caratterizzazione tecnologica dei ceppi selezionati di S. cerevisiae e non-Saccharomyces è stata condotta con in vitro, mediante un tradizionale approccio polifasico, e in vivo. Inoltre è stata investigate la biodiversità dei ceppi di O. oeni isolati da vini in cui era in corso la fermentazione malolattica spontanea. In particolare si è deciso di focalizzare l’attenzione sulla biodiversità genetica e sulla diversa capacità di degradare l’acido malico. Per la caratterizzazione genotipica sono state utilizzate due tecniche molecolari: l’analisi variable number tandem repeat (VNTR) e l’analisi Multilocus Sequence typing (MLST). Due ceppi di S. cerevisiae (S. cerevisiae I6 e S. cerevisiae E4) sono stati selezionati per le loro proprietà fermentative per successive esperimenti di microvinificazione, i batteri sono stati inoculati con due diversi tempi di inoculo, insieme al lievito (coinoculo) o alla fine della fermentazione alcolica (inoculo sequenziale). RISULTATI Fra i ceppi isolati ed identificati è stata osservata una grande biodiversità di ceppi di interesse enologico, infatti sono stati identificati ceppi di H. uvarum, C. stellata, S. cerevisiae e M. pulcherrima. In particolare la maggior parte dei ceppi analizzati appartengono ai generi M. pulcherrima e H. uvarum. Il primo step della caratterizzazione tecnologica (attività killer, produzione di H2S, cinetiche di fermentazione in terreno sintetico e mosto, analisi citofluorometriche) ci ha permesso di selezionare i ceppi di lieviti più promettenti, sia ceppi di S. cerevisiae che non-Saccharomyces, fra questi ultimi la maggior parte dei ceppi analizzati appartengono alle specie Hanseniaspora e Candida. Inoltre ci ha permesso di valutare le performances di starter multi-strain (Sacch-non-Sacch). Tuttavia, utilizzando due classiche strategie di inoculo, pianificate per promuovere l'espressione dei ceppi non-Saccharomyces, è stata notata una forte competizione fra i ceppi di S. cerevisiae e i non-Saccharomyces, compromettendo l’efficienza della fermentazione alcolica. L’analisi PCR delle sequenze di S. cerevisiae ha mostrato una grande biodiversità, permettendo di distinguere 86 diversi biotipi su 90 ceppi analizzati. Sono stati analizzati 50 ceppi di O. oeni, isolati da diversi vini, fra questi 50 ceppi la tecnica VNTR ha permesso di distinguere 31 profili differenti, di cui 11 profili unici, mentre i 20 ceppi analizzati con la tecnica MLST sono stati differenziati in 8 diversi ST, di cui 6 nuovi. Diversi risultati relativi all'efficienza della FML sono stati osservati utilizzando diverse coppie di lieviti e batteri. Per esempio, alcuni ceppi di O. oeni hanno portato ad una fermentazione malolattica più efficiente quando coinoculati con S. cerevisiae I6, mentre altri O. oeni hanno svolto una fermentazione malolattica migliore se utilizzati con S. cerevisiae E4. In generale, i risultati ottenuti permetteranno di gestire al meglio le risorse microbiche per la produzione di vini tipici pugliesi.

Scopo: L'efficacia della terapia trombolitica con rt-PA ev somministrata entro 3 ore dall'esordio clinico nei pazienti con ictus ischemico acuto è stata già studiata; tuttavia il trail europeo ECASS III ha recentemente riportato dei vantaggi significativi indotti da questa terapia anche oltre tale limite temporale. L'obiettivo di questo studio è una valutazione retrospettiva della efficacia della terapia trombolitica con rt-PA ev somministrato entro 4.5 ore dall'esordio clinico mediante RM 3 T con l'utilizzo di sequenze pesate in Diffusione e Perfusione. Materiali e Metodi: Pazienti con il sospetto di ictus ischemico acuto, giunti alla nostra osservazione a non più di 3 ore dall'esordio clinico e che presentavano esame di Tomografia Computerizzata (TC) basale negativo per emorragie intracraniche, sono stati sottoposti ad un primo esame di Risonanza Magnetica (RM) entro 4.5 ore dall'esordio sintomatologico e ad un successivo esame RM di controllo a circa 6-7 giorni. Il protocollo di studio RM prevedeva l'acquisizione di sequenze pesate ad alto coefficiente di diffusione (DWI) e sequenze di perfusione (PWI) con somministrazione a bolo ev di mezzo di contrasto paramagnetico. Risultati: Da una serie consecutiva di 350 pazienti con ictus ischemico acuto, ne sono stati selezionati 98 potenzialmente suscettibili di trattamento trombolitico e che presentavano "mismatch" DWI/PWI. 29 pazienti sono stati trattati con rt-PA ev entro 4.5 ore dall'esordio clinico. I pazienti trattati con rt-PA ev entro 3 ore hanno presentato una più bassa percentuale di incremento volumetrico della lesione ischemica rispetto ai pazienti non trattati e una più elevata percentuale di penombra ischemica preservata. Abbiamo inoltre osservato un outcome simile anche nel sottogruppo di pazienti trattati tra 3 e 4.5 ore. Conclusioni: La terapia trombolitica con rt-PA ev è sicura ed efficace se utilizzata nella finestra temporale delle 3 ore e può essere efficacemente estesa anche sino a 4.5 ore dall'esordio clinico, come recentemente dimostrato dal trial ECASS III, anche con l'ausilio delle tecniche di RM in diffusione e perfusione, nella caratterizzazione della lesione ischemica acuta e della penombra valutata in termini di mismatch DWI/PWI, e nella entità finale della lesione ischemica stessa. A tutt'oggi non vi è tuttavia consenso unanime su quale sia il parametro RM più idoneo alla caratterizzazione del mismatch.

Cette these est consacree a l'etude des plus longues sous-sequences communes (lcs) a un ensemble de chaines de caracteres et a leur usage dans l'analyse des sequences biologiques. En deux mots, une sous-sequence commune a plusieurs chaines est une suite de caracteres, pas necessairement consecutifs, que l'on trouve dans le meme ordre dans chaque chaine. Les lcs nous interesse selon deux points de vue: algorithmique: peut-on determiner, approximer et encadrer leur longueur ? comment construire une lcs ? peut-on les enumerer ? ces questions sont classiques en optimisation combinatoire et nous avons developpe une methode de construction d'une lcs. Le probleme etant np-difficile, nous avons defini une methode approchee, de complexite polynomiale, dont nous avons etudie les performances. Biologique: nous montrons certaines applications des lcs dans l'analyse des sequences biologiques. D'abord en definissant une distance qui permet de retrouver des sequences voisines et de classer un nouvel element dans un arbre de sequences. Puis en proposant une methode d'alignement multiple d'une famille de sequences proteiques

La presente tesi ha lo scopo di descrive alcune importanti applicazioni delle catene di Markov, introdotte all’inizio del XX secolo da Andrej Andreevich Markov, matematico e statistico russo. Egli ideò un particolare processo stocastico senza memoria, detto processo markoviano o catena di Markov, che ha contribuito a far progredire in modo sostanziale la teoria della probabilità, in quanto ha portato ad importanti risultati di utilità pratica ed ancora oggi costituisce una parte essenziale delle applicazioni del calcolo delle probabilità, dimostrando di essere un argomento moderno e all'avanguardia. Nei primi capitoli presentiamo un’introduzione ai processi di Markov a tempo discreto; sono esposte le nozioni di base e i risultati principali riguardanti le catene di Markov, utili per questo elaborato. Successivamente si passa ad esaminare alcune importanti applicazioni delle stesse in ambiti diversi tra loro. Le catene di Markov e le loro proprietà ergodiche sono utilizzate nella progettazione e nell’analisi di numerosi algoritmi di ottimizzazione e conteggio per svariati problemi. Inoltre, i modelli stocastici di tipo Markoviano, ottenuti come varianti o estensioni delle catene di Markov, sono utilizzati in numerose aree di ricerca, per esempio nella progettazione di algoritmi di esplorazione della rete web (Pagerank), in biologia computazionale, in particolare, nelle analisi statistiche di sequenze di DNA, nello sviluppo di strumenti per il riconoscimento di segnali vocali e facciali.

Thesis (M.S.) -- Worcester Polytechnic Institute.
Keywords: mining complex data; temporal association rules; computer system performance; stock market analysis; sleep disorder data. Includes bibliographical references (p. 79-85).

In these days of significant changes and the rapid evolution of technology, the amount of datascience has to deal with the growth incredibly fast, and the size of data could be prohibitive.Multiple Sequence Alignments (MSA) are used in various areas of biology, and the increase ofdata has produced a degradation of the methods. That is why is proposed a new solution toperform the MSA. This novel paradigm allows the alignment of millions of sequences and theability to modularize the process. Regressive enables the parallelization of the process and thecombination of clustering methods (guide-tree) with whatever aligner is desired. On theclustering side, the guide-tree has to be rethought. A study of the current state of the methodsand their strength and weaknesses have been performed to shed some light on the topic. Theguide-tree cannot be the bottleneck, and it should provide a good starting point for the aligners.
En aquests dies de profunds canvis i una ràpida evolució de la tecnologia, la quantitat de dataque la ciència ha de treballar ha crescut increïblement ràpid i la grandària dels arxius ha crescutde manera quasi prohibitiva.Els alineaments múltiples de seqüència (MSA) es fan servir endiverses àrees de la biologia, i l'increment de les dades ha produït una degradació delsresultats. És per això, que es proposa una nova estratègia per realitzar els alineaments. Aquestnou paradigma permet alinear milions de seqüències i l'opcio de modularitzar el procés.'Regressive' permet la paral·lelització del procés i la combinació de diferents algoritmesd'agrupacio (guide-tree) amb el mètode de alineament que és desitgi. Dins del camp del'agrupació, s'ha de repensar l'estratègia per crear els guide-tree. Un estudi sobre l'estat actualdels mètodes i les seves virtuts i punts febles ha sigut realitzar per llençar una mica de llum enaquesta àrea. Els 'guide-tree' no poden ser el coll de botella, i haurien de servir per començarde la millor manera possible el procés d'alineament.

This thesis explores the utility of representation learning for bioinformatics applications. It proposes approaches for generating low dimensional embeddings for molecular sequences, which proved effective for downstream bioinformatics tasks such as protein classification and protein-protein interaction prediction. One specific theme of this thesis is to develop a scalable and computationally effective solution for large scale sequence comparisons and two successful approaches – one based on a hierarchy of models, the other on a hybrid of two methods – are presented. The representation learning approaches proposed in this thesis are generic and can be adapted for similar problems within bioinformatics and other domains.

Experiencing auditory deprivation during early childhood affects adversely children’s ability to process and acquire spoken languages. Deaf and hard-of-hearing children are therefore at risk of language delays. If compared with typically hearing peers, deaf children with cochlear implants are reported having poorer outcomes in spoken language and literacy, and that has been associated with deficient verbal working memory skills (Burkholder & Pisoni, 2003; Geers, 2003; Harris, et al., 2013; Pisoni & Cleary, 2003). Despite the ongoing investigation of the factors influencing speech, language, and literacy, large individual differences in language outcomes that are typically found in deaf children following cochlear implantation (Pisoni et al., 1999), and a considerable amount of this variability remains unexplained (Geers, 2002, 2006). A recent hypothesis suggests that it might be partially explained by deficits in implicit learning processes (Conway et al., 2009). Implicit learning is a domain-general ability to learn patterns of recurrent information without intention to learn, or awareness of the learning process. It was first described by Reber (1989) as an evolutionary precursor to explicit learning that happens incidentally, without intention, and in a manner that is opaque to explanation. It allows the implicit detection and elaboration of distributional statistical regularities that are recurring in inbound information. It plays a crucial role during the early stages of language development (Saffran & Kirkham, 2018; Romberg & Saffran, 2010), and is considered a fundamental mechanism for human development and everyday life (Abrahamse, 2012). According to the “auditory scaffolding hypothesis”, a lack of auditory stimulation at an early age, could affect language development directly due to the poor exposition to spoken language, and indirectly, adversely affecting implicit learning of linguistic regularities and therefore language development (Conway et al., 2009). This hypothesis is controversial and widely debated. In this thesis work, we investigated this hypothesis using two different paradigms: the artificial grammar learning and the simple reaction times. Our studies involved orally educated profoundly deaf children with cochlear implants between the age of 5 and 11 years old. These studies are described in the first part of the thesis. Their aim is to contribute to the lively discussion about cognitive processes behind language acquisition in deaf children with cochlear implants. Also, based on these findings, we aim to develop a serious-game-based training that could potentially boost the basic cognitive processes that are deficient in this population, hopefully maximizing the language learning potential of hard-of-hearing children and deaf children with cochlear implants. The design, the implementation and the cycles of user experience assessment of “SELEDE” (a SErious game for training sequence LEarning in DEaf children) are described in the second part of the thesis. Proposing a training as a serious game captivates the children’s interest, and contributing to the success of the training. SELEDE was developed in collaboration with Fondazione Bruno Kessler (Trento). It comprises three mini-games in which auditory and visual sequences are used to train implicit and explicit sequence learning processes. The games were implemented using a co-design approach in which psychologists, computer scientists, audiologists, and speech and language therapists were involved. The design process resulted in the development of a game prototype that has been subjected to two cycles of evaluation of the user experience. To the best of our knowledge, this might be the first known attempt for developing a training tool that integrates implicit and explicit learning processes. SELEDE could represent an innovative starting point for new interventions addressed to all those children who are showing difficulties in processing temporally and sequentially distributed pieces of information (e.g. language).
Una deprivazione uditiva precoce, durante la prima infanzia, influisce negativamente sulla capacità dei bambini di elaborare ed acquisire il linguaggio parlato. I bambini con problemi di udito o sordi rischiano quindi di sviluppare in ritardo o in modo deficitario le abilità linguistiche. Se confrontati con i loro coetanei udenti, i bambini sordi con impianto cocleare ottengono risultati peggiori nelle prove di linguaggio orale e scritto, e questo è stato associato ad una minore efficienza della memoria di lavoro verbale (Burkholder & Pisoni, 2003; Geers, 2003; Harris, et al., 2013; Pisoni & Cleary, 2003). Nonostante l'indagine dei fattori che influenzano lo sviluppo delle abilità di linguaggio orale e dell’alfabetizzazione sia in costante evoluzione, gli studi che si occupano di bambini sordi con l'impianto cocleare tipicamente osservano grandi differenze individuali nei risultati ottenuti nelle prove linguistiche (Pisoni et al., 1999), e non sono ancora stati in grado di spiegare una porzione notevole di questa variabilità (Geers, 2002, 2006). Una recente ipotesi suggerisce che questa potrebbe essere parzialmente spiegata da un deficit nei processi di apprendimento implicito (Conway et al., 2009). Per apprendimento implicito si intende la capacità di elaborare ed apprendere modelli di informazione statisticamente ricorrenti, senza volontà di imparare o consapevolezza del processo di apprendimento. L’apprendimento implicito è stato descritto per la prima volta da Reber (1989) come un precursore evolutivo dell'apprendimento esplicito che avviene incidentalmente, senza intenzione, e al di fuori della consapevolezza. Esso permette l'individuazione e l'elaborazione implicita della distribuzione delle regolarità statistiche che ricorrono nelle informazioni in entrata. Svolge un ruolo cruciale nelle prime fasi dello sviluppo del linguaggio (Saffran & Kirkham, 2018; Romberg & Saffran, 2010), ed è considerato un meccanismo fondamentale per lo sviluppo umano e per l’adattamento alla vita quotidiana (Abrahamse, 2012). Secondo la "auditory scaffolding hypothesis", la mancanza di stimolazione uditiva in età precoce potrebbe influenzare lo sviluppo linguistico sia in modo diretto, a causa della scarsa esposizione alla lingua parlata, sia indirettamente, influenzando negativamente l'apprendimento implicito delle regolarità linguistiche e quindi lo sviluppo del linguaggio (Conway et al., 2009). Questa ipotesi controversa è stata recentemente ampiamente dibattuta. In questo lavoro di tesi, abbiamo indagato questa ipotesi utilizzando due diversi paradigmi sperimentali di valutazione delle abilità di apprendimento implicito: un compito di apprendimento di grammatiche artificiali e un compito basato sui tempi di reazione semplici. I nostri studi, descritti nella prima parte della tesi, hanno coinvolto bambini sordi profondi con impianto/i cocleare/i tra i 5 e gli 11 anni di età, con l’obiettivo di contribuire alla vivace discussione sui processi cognitivi alla base dell'acquisizione del linguaggio nei bambini sordi con impianto cocleare. Le conoscenze ottenute grazie a questi studi servono un secondo obiettivo, di tipo applicativo. Ossia, la creazione di un serious game che possa servire come training per esercitare i processi cognitivi di apprendimento carenti in questa popolazione, massimizzando, si spera, il potenziale di apprendimento linguistico dei bambini con problemi di udito e sordi con impianto cocleare. I processi di design, implementazione, ed i cicli di valutazione della user experience di "SELEDE" (a SErious game for training sequence LEarning in DEaf children) sono descritti nella seconda parte della tesi. Proporre un training sotto forma di videogioco può contribuire a catturare l'interesse dei bambini e ad accrescere le possibilità di successo. SELEDE è stato sviluppato in collaborazione con la Fondazione Bruno Kessler (Trento). Si compone di tre mini-giochi in cui sequenze uditive e visive sono utilizzate per allenare i processi di apprendimento di sequenze impliciti ed espliciti. I giochi sono stati realizzati seguendo un approccio di co-design nel quale sono stati coinvolti psicologi, tecnici informatici, medici audiologi, e logopedisti. Il processo di progettazione ha portato allo sviluppo di un prototipo di gioco che è stato sottoposto a due cicli di valutazione della user experience. Questo potrebbe essere il primo tentativo presente in letteratura di sviluppare uno strumento di training che integri entrambi i processi di apprendimento: impliciti ed espliciti. SELEDE potrebbe rappresentare un punto di partenza innovativo per interventi innovativi rivolti a tutti quei bambini che mostrano difficoltà nell'elaborazione di informazioni distribuite in sequenze temporali (es. linguaggio).

THE PARADOX Basin is a northwest-southeast trending intracratonic basin that formedin southwestern Colorado, southeastern Utah and adjacent parts of Arizona and New Mexicoduring the late Paleozoic Era. During rise of the adjacent Uncompahgre Uplift (Ancestral RockyMountains) the rapidly subsiding basin was filled with over 2000 m of Permo-Pennsylvaniansediments. Stacked depositional sequences accumulated in three roughly parallel facies belts: anortheastern clastic belt (adjacent to uplift), a central salt and black shale belt, and asouthwestern carbonate belt. Over 400 million barrels of oil have been extracted from upperParadox (Desert Creek and Ismay) carbonates in the southern Blanding Subbasin (Greater AnethField) since 1956. The sedimentology and sequence stratigraphy of Paradox Shelf strata on thewalls of the San Juan River gorge and in the subsurface Aneth Buildup are well documented.Less well documented are the stratigraphy and facies architecture of basinward extensions ofupper Paradox sequences in the northern part of the Blanding Subbasin.Detailed analysis of the lower and upper Desert Creek and lower and upper Ismay 4thordersequences from three cores (Long Point, Lewis Road, Cedar Point) demonstrate theexistence of distinctive basinward depositional trends. Compared to sequences exposed on theParadox Shelf (San Juan River outcrops) and the Aneth Buildup, sequences in the more distalnorthern Blanding Subbasin are thinner, are dominated by muddy carbonate facies, displaylimited occurrences of porous phylloid-algal and oolitic carbonates, contain thicker, morecomplete occurrences of black shale, and possess distinctive suites of lowstand facies (quartzsandstone on the shelf, bedded and nodular evaporates in the basin). Vertically, the four 4th-ordersequences display 2nd-order progradation of the Paradox Shelf through Desert Creek and Ismaytime. Carbonate-starved sequences (4th order) and parasequences (5th order) comprised of muddominatedfacies are succeeded upward by thicker, more grain-rich sequences andparasequences. The implications for the petroleum system relative to established oil and gasfields is that conventional reservoir rock facies are rare, except in small, isolated buildups.Meteoric diagenesis associated with 4th-order lowstands of sea level has reduced overallpermeability. Lowstand conditions also promoted limited precipitation of pore-occludingevaporite cement. The maximum-flood Chimney Rock, Gothic and Hovenweep shales arethicker and contain a more complete succession of basinal cycles than updip occurrences of thesepetroleum source rocks. A suite of samples from the Gothic Shale from the Cedar Point coreindicate higher burial maturity (kerogen has mostly been converted to gas) compared to valuesderived from the outcrop belt and more proximal subsurface samples.

L'objectif de ce projet de thèse a été le développement d'un système expert afin de tester, évaluer et d'optimiser toutes les étapes de la construction et l'analyse d'un alignement multiple de séquences. Le nouveau système a été validé en utilisant des alignements de référence et apporte une nouvelle vision pour le développement de logiciels en bioinformatique: les systèmes experts basés sur la connaissance. L'architecture utilisée pour construire le système expert est très modulaire et flexible, permettant à AlexSys d'évoluer en même temps que de nouveaux algorithmes seront mis à disposition. Ultérieurement, AlexSys sera utilisé pour optimiser davantage chaque étape du processus d'alignement, par exemple en optimisant les paramètres des différents programmes d 'alignement. Le moteur d'inférence pourrait également être étendu à identification des combinaisons d'algorithmes qui pourraient fournir des informations complémentaires sur les séquences. Par exemple, les régions bien alignées par différents algorithmes pourraient être identifiées et regroupées en un alignement consensus unique. Des informations structurales et fonctionnelles supplémentaires peuvent également être utilisées pour améliorer la précision de l'alignement final. Enfin, un aspect crucial de tout outil bioinformatique consiste en son accessibilité et la convivialité d' utilisation. Par conséquent, nous sommes en train de développer un serveur web, et un service web, nous allons également concevoir un nouveau module de visualisation qui fournira une interface intuitive et conviviale pour toutes les informa ions récupérées et construites par AlexSys
The objective of this PhD project was the development of an integrated expert system to test, evaluate and optimize all the stages of the construction and the analysis of a multiple sequence alignment. The new system was validated using standard benchmark cases and brings a ncw vision to software development in Bioinformatics: knowledge-guided systems. The architecture used to build the expert system is highly modular and flcxible, allowing AlcxSys to evolve as new algorithms are made available. In the future, AlexSys will he uscd to furthcr optimize each stage of the alignment process, for example by optimizing the input parameters of the different algorithms. The inference engine could also be extended to identify combinations of algorithms that could potentially provide complementary information about the input sequences. For example, well aligned regions from different aligners could be identified and combined into a single consensus alignment. Additional structural and functional information could also be exploited to improve the final alignment accuracy. Finally, a crucial aspect of any bioinformatics tool is its accessibility and usability. Therefore, we are currently developing a web server, and a web services based distributed system. We will also design a novel visualization module that will provide an intuitive, user-friendly interface to all the information retrieved and constructed by AlexSys