- / -

- / -

Το σύστημα του Συμπληρώματος απαρτίζεται από μια ομάδα πρωτεϊνών του πλάσματος και κυτταρικών υποδοχέων που παίζουν σημαντικό ρόλο στην άμυνα του ξενιστή μέσω της αλληλεπίδρασής τους τόσο με συστατικά της φυσικής, όσο και της προσαρμοστικής ανοσίας. Παράλληλα, μια ομάδα από ρυθμιστικές πρωτεΐνες του πλάσματος και της κυτταρικής μεμβράνης προστατεύει τα κύτταρα του ξενιστή από την αυτόλογη δράση του Συμπληρώματος. Η σύνθεση του τελικού λυτικού συμπλόκου MAC, που οδηγεί σε κυτταρόλυση, ρυθμίζεται από τις ρυθμιστικές πρωτεΐνες : CD59, vitronectin και clusterin. Μέχρι σήμερα οι ρυθμιστικές πρωτεΐνες της λυτικής οδού του Συμλπηρώματος έχουν ελάχιστα χαρακτηριστεί σε σπονδυλωτά πέραν των θηλαστικών. Οι οστεϊχθύες αποτελούν ένα σημαντικό μοντέλο, καθώς είναι οι μόνοι οργανισμοί που εμφανίζουν ένα πλήρως αναπτυγμένο και διευρυμένο σύστημα συμπληρώματος, μέσω διπλασιασμού πολλών γονιδίων του Συμπληρώματος. Προκειμένου να μελετηθεί η παρουσία και η φυλογενετική εξέλιξη του ρυθμιστικού μορίου της clusterin, το οποίο παρεμποδίζει την πρόσδεση του συμπλόκου C5b-7 στην μεμβράνη του κυττάρου-στόχου, με αποτέλεσμα την αναστολή της κυτταρόλυσης, έγινε κλωνοποίηση και χαρακτηρισμός του γονιδίου της clusterin στην ιριδίζουσα πέστροφα (Oncorhynchus mykiss irideus). Απομονώθηκαν δύο ισομορφές του γονιδίου της clusterin, clusterin-1 (TCLU-1) και clusterin-2 (TCLU-2) από cDNA βιβλιοθήκη ήπατος πέστροφας, με χρήση ειδικών ολιγονουκλεοτιδίων. Οι προκύπτουσες αμινοξικές αλληλουχίες των ισομορφών clusterin-1 και clusterin-2 παρουσιάζουν 89% ταυτοσημία μεταξύ τους, καθώς και 40 και 38% ταυτοσημία με την clusterin του ανθρώπου, αντίστοιχα. Η μοριακή δομή των συναγομένων πρωτεϊνών αντιστοιχεί στην α΄ αλυσίδα της clusterin και ομοιάζει με εκείνη των θηλαστικών. Γονιδιωματικοί κλώνοι απομονώθηκαν και για τις δύο ισομορφές και μελετήθηκε η οργάνωση εξωνίων-εσωνίων των αντίστοιχων γονιδίων. Η οργάνωση των γονιδίων clusterin-1 και clusterin-2, με τα μέχρι στιγμής δεδομένα, δείχνει αντιστοιχία εξωνίων - εσωνίων με το γονίδιο της clusterin του ανθρώπου, στην περιοχή ομολογίας τους. Ως προς το μέγεθος, τα αντίστοιχα εξώνια φαίνονται συντηρημένα, ενώ τα εσώνια ποικίλουν, εμφανίζοντας μικρότερο μέγεθος συγκριτικά με εκείνα της clusterin του ανθρώπου. Ανάλυση κατά Southern έδειξε ότι η clusterin απαντάται σε δύο τουλάχιστον αντίγραφα στο γονιδίωμα της πέστροφας. Τα γονίδια clusterin-1 και clusterin-2 εμφανίζουν διαφορική έκφραση στο επίπεδο του mRNA σε διάφορους ιστούς πέστροφας, όπως διαπιστώθηκε με RT-PCR. Παρατηρήθηκαν υψηλά επίπεδα mRNA του γονιδίου TCLU-1 στο ήπαρ και στο σπλήνα, ενώ η έκφραση του γονιδίου TCLU-2 παρατηρήθηκε αυξημένη στην καρδιά και στο έντερο, χαμηλή στο ήπαρ και στο σπλήνα δεν ανιχνεύτηκε. Τέλος, η φυλογενετική ανάλυση των πρωτεϊνών της clusterin από διάφορους οργανισμούς εμφάνισε την TCLU-1 να ομαδοποιείται με την TCLU-2, ενώ η όλη υποομάδα προηγείται φυλογενετικά των ορθόλογων πρωτεϊνών του pufferfish και του zebrafish και αυτές των ορθόλογων των άλλων οργανισμών που αναλύθηκαν. Συμπερασματικά, το γονίδιο της clusterin ανιχνεύεται στην ιριδίζουσα πέστροφα, σε δύο τουλάχιστον ισομορφές και παρουσιάζει ομολογία με την clusterin του ανθρώπου, τόσο στο επίπεδο οργάνωσης του γονιδίου, όσο και στο επίπεδο της αμινοξικής αλληλουχίας και της προκύπτουσας δομής. Η παρουσία ισομορφών από εναλλακτικό μάτισμα που ισχύει στην clusterin του άνθρωπου δεν έγινε δυνατόν να πιστοποιηθεί. / The complement system consists of a group of plasma proteins and cell receptors that play a critical role in host defense, by interacting with components of both innate and adaptive immunity. Α group of plasma and cell membrane regulatory proteins protects the host cells from the autologous complement activation. The conformation of the lytic complex MAC, which results to the cytolysis, is regulated by the regulatory proteins: CD59, clusterin και vitronectin. Up to date, the regulatory proteins of MAC complex are not well characterized in low vertebrates. Bony fish represent an attractive model for studies on complement system, as they are, the only organisms that reveal a completely developed and extended system, via duplication and functional differentiation of many genes of the complement system. In order to elucidate the presence and the evolution of the clusterin regulatory molecule, which impedes the binding of C5b-7 complex to the membrane of the target cell, inhibiting cytolysis, we report here the cloning and characterization of the clusterin gene in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss irideus). Two isoforms of clusterin gene, clusterin-1 (TCLU-1) and clusterin-2 (TCLU-2) were isolated from a trout liver cDNA library, by PCR using specific oligonoucleotides. The deduced amino-acid sequences of the isoforms TCLU-1 and TCLU-2 show 89% identity to each other, as well as 40 and 38% identity to human clusterin, respectively. The domain structure of the deduced proteins corresponds to the α΄ chain of clusterin and resembles to that of mammalian. Genomic clones were isolated for the two isoforms and intron-exon organization of corresponding genes was clarified. The organization of the clusterin genes TCLU-1 and TCLU-2, as the partial data have shown, is in line with the intron-exon organization of the human clusterin gene, at their homology region. Regarding the length, the corresponding exons seem to be conserved, but the introns in trout clusterin genes are shorter than human clusterin. Southern blot analysis has shown that clusterin can be found as two copies at least, in the trout genome. Also, the genes TCLU-1 and TCLU-2 reveal differential expression, at mRNA level, among several trout tissues, as it was found out by RT-PCR analysis. High levels of TCLU-1 mRNA are detected in liver and spleen. On the other hand, TCLU-2 is expressed mainly in heart and intestine, while is not detected any expression in spleen. Finally, the phylogenetic analysis of the clusterin proteins from various organisms, showed grouping of TCLU-1 and TCLU-2, while this subgroup precedes evolutionary the clusterin orthologs of pufferfish, zebrafish and the other examined organisms, afterwards. Conclusively, the clusterin gene in rainbow trout is detected as two isoforms and shows homology with human clusterin, not only at the level of gene organization, but also at the level of amino-acid sequence and domain architecture. The alternative splicing of human clusterin was not able to be certified in trout.

Η εκθετική ανάπτυξη του Παγκόσμιου Ιστού και η συνεχής διασπορά του σε διάφορους τομείς της καθημερινότητας, έχει τροφοδοτήσει την ανάπτυξη μίας νέας γενιάς εφαρμογών, οι οποίες χαρακτηρίζονται πλέον από μεγάλο βαθμό πολυπλοκότητας. Η ανάπτυξη τέτοιων εφαρμογών είναι στην ουσία ένα υβρίδιο που συνδυάζει παραδοσιακά Πληροφοριακά Συστήματα με εφαρμογές Υπερμέσων (Hypermedia). Αυτός ο συνδυασμός θέτει νέες προκλήσεις στις υπάρχουσες προσεγγίσεις σχεδιασμού και παραγωγής λογισμικού. Στα πλαίσια της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής, διερευνώνται θέματα βελτίωσης της απόδοσης εφαρμογών Παγκόσμιου Ιστού (ιδιαίτερα απαιτητικών σε δεδομένα - data intensive), σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής τους. Βασικός στόχος είναι η βελτίωση της απόδοσης εφαρμογών, σε πρώτο επίπεδο στα πλαίσια του σχεδιασμού, ανάπτυξης και συντήρησης τους και σε δεύτερο επίπεδο στα πλαίσια της διάθεσής τους προς τον τελικό χρήστη. Στο πρώτο κεφάλαιο της διδακτορικής διατριβής παρουσιάζεται η τρέχουσα κατάσταση σε σχέση με τις μεθοδολογίες σχεδιασμού και ανάπτυξης εφαρμογών Παγκόσμιου Ιστού που έχουν προταθεί από την ερευνητική κοινότητα μέχρι σήμερα. Γίνεται μία προσπάθεια να αναγνωριστούν και να χαρακτηριστούν οι διάφορες κατηγορίες λύσεων και παρουσιάζεται μία πρώτου επιπέδου αξιολόγηση σε σχέση με την επάρκεια που παρουσιάζουν στις απαιτήσεις της διαδικασίας ανάπτυξης εφαρμογών Παγκόσμιου Ιστού. Επιπλέον, επισημαίνονται διάφορα ανοιχτά προβλήματα και αναλύονται οι πιθανές μελλοντικές τάσεις. Ακόμη, αναλύεται σε μεγαλύτερο βάθος η μεθοδολογία και η αντίστοιχη γλώσσα μοντελοποίησης εφαρμογών Παγκόσμιου Ιστού WebML, καθώς αποτελεί τη βάση (γλώσσα επίδειξης) πάνω στην οποία θα στηριχτεί η παρουσίαση των τεχνικών και μεθόδων που προτείνονται στα επόμενα δύο κεφάλαια της διδακτορικής διατριβής. Στη συνέχεια, συζητούνται θέματα σε σχέση με τη μεθοδολογική προσέγγιση που χρησιμοποιήθηκε για το σχεδιασμό συγκεκριμένων παραδειγμάτων πραγματικών εφαρμογών και αναλύονται τα πλεονεκτήματα και τα αντίστοιχα μειονεκτήματα που παρουσιάστηκαν. Το δεύτερο κεφάλαιο επικεντρώνεται σε θέματα αξιολόγησης και αναδιάταξης του εννοιολογικού σχήματος-μοντέλου εφαρμογών Παγκόσμιου Ιστού. Εισάγεται η έννοια των Κλώνων Μοντέλου (Model Clones), ως μικρότερα μοντέλα υπερκειμένου που επαναλαμβάνονται σε ένα ευρύτερο μοντέλο εφαρμογής και η έννοια των Οσμών Μοντέλου (Model Smells), ως ενδείξεις ύπαρξης κλώνων. Παρουσιάζεται μία μέθοδος ανίχνευσης πιθανών προβλημάτων αποδοτικότητας, συνέπειας, ευχρηστίας και ποιότητας στο επίπεδο του σχήματος υπερκειμένου της εφαρμογής μέσω της εξόρυξης κλώνων μοντέλου. Έτσι μπορεί να επιτευχθεί ο αποδοτικός επανασχεδιασμός και η βελτίωση της συνολικής ποιότητάς της, σε επίπεδο διαχείρισης δεδομένων, διάταξης του υπερκειμένου και παρουσίασης του περιεχομένου. Επιπλέον, παρέχονται μετρικές αξιολόγησης, οι οποίες δίνουν τη δυνατότητα ποσοτικοποίησης της "ακατάλληλης" επαναχρη-σιμοποίησης των κλώνων και προτείνονται κανόνες αναδιάταξης του μοντέλου της εφαρμογής. Τέλος, αναλύονται θέματα αυτοματοποίησης της διαδικασίας αναδιάταξης του μοντέλου της εφαρμογής με βάση τους κλώνους μοντέλου που έχουν ανιχνευθεί. Οι τεχνικές που παρουσιάζονται μπορούν να εφαρμοστούν κατά τη διάρκεια σχεδιασμού της εφαρμογής, καθώς και κατά τη διάρκεια συντήρησης και επανασχεδιασμού της. Βασικός στόχος είναι να υποστηριχτεί η ανάγκη να προσεγγιστούν όλες οι πτυχές αποδοτικού και ποιοτικού σχεδιασμού από την αρχή του κύκλου ανάπτυξης εφαρμογών Παγκόσμιου Ιστού. Στο τρίτο κεφάλαιο μελετάται το πρόβλημα εντοπισμού αποδοτικών σχεδιαστικών λύσεων και σχεδιαστικών προτύπων μέσα στο εννοιολογικό σχήμα-μοντέλο μίας ή περισσότερων εφαρμογών Παγκόσμιου Ιστού. Τα σχεδιαστικά πρότυπα παράγονται από πεπειραμένους σχεδιαστές λογισμικού, οι οποίοι εμπειρικά μελετούν μια σειρά από επιτυχημένες εφαρμογές και στη συνέχεια ορίζουν ένα ή περισσότερα από αυτά. Επιπλέον, το μεγαλύτερο ποσοστό σχεδιαστικών προτύπων μέχρι σήμερα, έχει προταθεί από ένα πολύ μικρό αριθμό σχεδιαστών. Με στόχο την αντιμετώπιση του παραπάνω προβλήματος, προτείνεται μία μέθοδος αυτόματης εξόρυξης αποτελεσματικών σχεδιαστικών λύσεων κατά τη διάρκεια σχεδίασης (ή συντήρησης και επανασχεδιασμού) μίας εφαρμογής, στο επίπεδο του μοντέλου της. Η συγκεκριμένη μεθοδολογική προσέγγιση, στην περίπτωση που εφαρμοστεί σε εννοιολογικά σχήματα πολλών εφαρμογών μίας συγκεκριμένης κατηγορίας, μπορεί να οδηγήσει στον προσδιορισμό Πλαισίων Ανάπτυξης Εφαρμογών για τον αποδοτικό σχεδιασμό εφαρμογών της συγκεκριμένης αυτής κατηγορίας, ή ακόμα και στον αυτόματο εντοπισμό σχεδιαστικών προτύπων. Τέλος, παρουσιάζεται ο συνδυασμός της μεθόδου με υψηλότερου επιπέδου γλώσσες χειρισμού μοντέλου εφαρμογών, ώστε να επιτευχθεί η αυτοματοποίηση της εφαρμογής των αποδοτικών σχεδιαστικών λύσεων που ανακτήθηκαν με τη χρήση της, για τη δημιουργία ή επέκταση του εννοιολογικού σχήματος μίας εφαρμογής. Στο τελευταίο κεφάλαιο της διδακτορικής διατριβής γίνεται διερεύνηση του προβλήματος της συνεχώς αυξανόμενης κίνησης στον Παγκόσμιο Ιστό και της επίδρασης που έχει αυτό στην ποιότητα των εφαρμογών που βασίζονται στο συγκεκριμένο περιβάλλον. Σύμφωνα με πρόσφατες έρευνες, η κίνηση στον Παγκόσμιο Ιστό διπλασιάζεται κάθε χρόνο. Οι χρήστες απαιτούν όλο και μεγαλύτερο όγκο πληροφορίας από τους Ιστοχώρους του Παγκόσμιου Ιστού, ενώ παράλληλα θέλουν να ξοδέψουν όσο το δυνατόν μικρότερο χρόνο για την καταφόρτωση δεδομένων (downloading). Για το λόγο αυτό, όλο και περισσότερο εύρος ζώνης Διαδικτύου απαιτείται και οι παροχείς πρόσβασης στο Διαδίκτυο (ISPs) προσπαθούν να λύσουν το πρόβλημα κατασκευάζοντας δίκτυα υψηλών ταχυτήτων. Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο παρουσιάζεται μία μέθοδος μείωσης του χρόνου καταφόρτωσης ιστοσελίδων με τη χρήση αλγορίθμων συμπίεσης δεδομένων. Επίσης, παρουσιάζεται μια περιπτωσιολογική μελέτη (case study) που υπολογίζει τη μείωση του χρόνου που απαιτείται για να καταφορτωθεί πλήρως μία ιστοσελίδα και να παραδοθεί στον τελικό χρήστη. Επιπλέον, αναλύεται ο τρόπος υπολογισμού του ποσοστού μείωσης του όγκου των μεταφερόμενων δεδομένων, των πόρων σε εύρος ζώνης και του χρόνου απόκρισης, όταν το χαρακτηριστικό συμπίεσης του πρωτοκόλλου HTTP/1.1 ενεργοποιηθεί. / The exponential growth of the Web and its capillar diffusion in a variety of productive contexts are nurturing a novel generation of applications, characterized by a large degree of complexity. The development of such applications is a hybrid between traditional Information Systems development and Hypermedia authoring. This combination challenges the existing tools and approaches for software production. In this dissertation we take an in-depth look at a wide range of aspects concerning the performance improvement of data-intensive Web applications. The main goal is to improve the performance at all levels of the application life-cycle. At a first level we focus on the processes of design, development and maintenance of Web applications and at a second level on their effective delivery to their end users. In the first chapter we present the current practices and methodological approaches proposed by the research community, in order to provide a firm and effective framework for the design/modeling and development of Web applications. We evidentiate the software engineering, architectural, and applicative issues of Web development, and compare the current approaches on Web modeling, in order to identify open problems and potential extensions. We provide an in-depth analysis of Web Modeling Language (WebML), as it will be utilized for the demonstration of the methods and techniques proposed in the next two chapters. Finally, we summarize the results and report on the advantages and disadvantages identified during the design and development of four real life web applications using a modeling language. The second chapter focuses on evaluating and refactoring the conceptual schemas of Web applications. We introduce the notion of Model Clones, as partial conceptual schemas that are repeated within a broader application model and the notion of Model Smells, as certain blocks in the Web applications model, that imply the possibility of refactoring. We illustrate a methodology for detecting and evaluating the existence of potential model clones, in order to identify problems in an application