Η VDSL αποτελεί την πιο σύγχρονη DSL τεχνική. Σε αυτή τη Διπλωματική Εργασία γίνεται μελέτη της ρύθμισης ισχύος εκπομπής της VDSL. Ως καινούργια τεχνολογία η VDSL καλείται να συνυπάρξει με τους διάφορους προκατόχους της (POTS, ISDN, HDSL, ADSL) με αποτέλεσμα να παρενοχλείται αλλά και να παρενοχλεί τα υπόλοιπα συστήματα. Στα πρώτα κεφάλαια της εργασίας περιγράφονται θεωρητικά η VDSL, οι πηγές παρενόχλησης της, οι διάφοροι περιορισμοί στους οποίους υπόκειται και διάφορες τεχνικές ρύθμισης της ισχύος εκπομπής της VDSL. Ακολουθεί η προσομοίωση σε περιβάλλον Matlab μίας τεχνικής ρύθμισης, του water- filling αλγόριθμου. Τα περιεχόμενα αυτής της εργασίας κατανέμονται στα ακόλουθα κεφάλαια: Στα κεφάλαιο 1 γίνεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή στο τηλεφωνικό δίκτυο και μια μικρή περιγραφή του περιβάλλοντος του δικτύου πρόσβασης. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται λεπτομερώς οι διάφορες πηγές θορύβου που παρενοχλούν την VDSL. Στο τέλος του κεφαλαίου, δίνονται τα διάφορα μοντέλα θορύβου όπως έχουν τυποποιηθεί από τον ETSI αλλά και τα μοντέλα που χρησιμοποιήθηκαν κατά την προσομοίωση. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μια λεπτομερής περιγραφή της VDSL. Δίνονται τα μπλοκ διαγράμματα των VDSL1 και VDSL 2, το μοντέλο αναφοράς ο τύπος διαμόρφωσης και οι κώδικες γραμμής. Το τέταρτο κεφάλαιο ασχολείται με την ρύθμιση ισχύος εκπομπής. Περιγράφονται και συγκρίνονται οι διάφορες τεχνικές ρύθμισης. Στο ίδιο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή του περιβάλλοντος της DSL και τελικά αναλύεται ο water- filling αλγόριθμος. Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται προσομοίωση του αλγόριθμου σε περιβάλλον Matlab και παρουσιάζεται ο ψευδό- κώδικας του προγράμματος που χρησιμοποιήθηκε. Στη συνέχεια παραθέτονται οι αρχικοποιημένες μεταβλητές που χρησιμοποιήθηκαν κατά την εκτέλεση του προγράμματος, καθώς και τα αποτελέσματα που προέκυψαν. Στο τέλος της εργασίας αναλύονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης. / VDSL is the state of the art of DSL techniques. This diploma paper considers power emission adjusting of VDSL. As a new technology VDSL must be able to coexist with former technologies (POTS, ISDN, HDSL, ADSL). The result of this coexistence is the disturbance from and to the other technologies. The first part of this paper describes VDSL technology, noise sources, constraints that are being forced to VDSL and power emission management techniques. The second part presents a simulation in Matlab environment of a power adjustment technique called Water- filling algorithm. In more details the diploma paper is organized in the following chapters: In chapter 1 we present the history of the telephone network and a brief description of DSL environment. Chapter 2 refers to the noise sources that interfere with VDSL. In the end of chapter 2 we present some noise models standardized by ETSI and the models which were used through the simulation. In the third chapter we give a detailed description of VDSL representing block diagrams of VDSL1 and VDSL2, the reference model, the type of modulation and the line codes that VDSL uses. In chapter 4 we analyze power emission adjustment. After a comparison of several adjustment techniques we analyze water- filling algorithm. In the fifth chapter we implement the simulation of the algorithm in Matlab and we present a pseudo- code of the used program. Afterwards we give the initial values of the program and represent the results. At the end of the diploma paper we quote our conclusions.

Στην παρούσα εργασία γίνεται αναφορά στη πρακτική Ρύθμισης και Εποπτείας των Αγορών Χρήματος και Κεφαλαίου, στα προβλήματα που παρουσιάζουν, καθώς και σε προτάσεις βελτίωσης του σημερινού συστήματος. / In the present work we report the practice of regulation and supervision of money and capital markets, the problems they present, as well as suggestions for improving the current system.

Η μερική διαφορική εξίσωση Hamilton-Jacobi-Bellman παράγει τη λύση στο πρόβλημα του υπολογισμού της βέλτιστης ανάδρασης καταστάσεων σε μη γραμμικά δυναμικά συστήματα. Η προσπάθεια ανάπτυξης εύχρηστων και αξιόπιστων μεθόδων αριθμητικής ή προσεγγιστικής επίλυσης της εξίσωσης Hamilton-Jacobi-Bellman έχει τεράστια σημασία στη ρύθμιση διεργασιών γιατί μπορεί να οδηγήσει άμεσα σε εργαλεία σχεδιασμού μη γραμμικών ρυθμιστών. Ειδικότερα, στη ρύθμιση διεργασιών, η απόδοση ενός ρυθμιστικού συστήματος αξιολογείται βάσει ενός τετραγωνικού δείκτη απόδοσης σε άπειρο χρονικό ορίζοντα, και η βέλτιστη ανάδραση καταστάσεων μπορεί να υπολογισθεί μέσω της λύσης της εξίσωσης Hamilton-Jacobi-Bellman, μη εξαρτώμενης από το χρόνο. Στο πρόβλημα της επίλυσης της παραπάνω εξίσωσης παρουσιάζονται σοβαρές δυσκολίες, κυρίως λόγω υπολογιστικής πολυπλοκότητας. Για το λόγο αυτό, οι μέχρι στιγμής πρακτικές εφαρμογές υπήρξαν περιορισμένες. Στην παρούσα εργασία αναπτύσσεται υπολογιστική μέθοδος, βασισμένη στον αλγόριθμο επαναλήψεων Newton-Kantorovich, η οποία επιτυγχάνει πολυωνυμική προσέγγιση της λύσης της μερικής διαφορικής εξίσωσης Hamilton-Jacobi-Bellman υπό μορφή αναπτύγματος σε δυναμοσειρά Taylor. Με τον τρόπο αυτό επιταχύνονται σημαντικά οι υπολογισμοί για τον προσδιορισμό της βέλτιστης ανάδρασης καταστάσεων. Η μέθοδος εφαρμόζεται αρχικά σε ένα παράδειγμα ισοθερμοκρασιακού αντιδραστήρα συνεχούς λειτουργίας με ανάδευση, ο οποίος παρουσιάζει δυναμική συμπεριφορά μη-ελάχιστης φάσης, με μία είσοδο, μία έξοδο και δύο καταστάσεις. Στη συνέχεια, εφαρμόζεται σε παραδείγματα μη ισοθερμοκρασιακού αντιδραστήρα αντίστοιχης δυναμικής συμπεριφοράς, τριών καταστάσεων, πρωτίστως με μία είσοδο και μία έξοδο και κατόπιν με δύο εισόδους και δύο εξόδους. Με ανάπτυξη και εφαρμογή κώδικα MAPLE για κάθε μία περίπτωση χωριστά, υπολογίζονται προσεγγιστικά οι βέλτιστοι νόμοι ανάδρασης και σχεδιάζονται οι βέλτιστες αποκρίσεις των εισόδων και των εξόδων κάθε ενός από τα παραπάνω συστήματα, ενώ ταυτόχρονα γίνεται και καταγραφή των αντίστοιχων χρόνων εκτέλεσης κάθε κώδικα. Τέλος, στην περίπτωση του ισοθερμοκρασιακού αντιδραστήρα, γίνεται σύγκριση της προτεινόμενης μεθόδου με προϋπάρχουσες, κατά κύριο λόγο σε ζητήματα χρόνων εκτέλεσης, αλλά και σε ζητήματα απόδοσης στη ρύθμιση. / The partial differential equation Hamilton-Jacobi-Bellman produces the solution in the problem of calculation of optimal state feedback in non-linear dynamic systems. The effort of designing functional and reliable, numerical or approximate, methods for solving Hamilton-Jacobi-Bellman equation has enormous importance in process control because it can lead directly to tools of planning non-linear regulators. More specifically, in process control, the attribution of a regulating system is evaluated using a quadratic performance index in infinite time horizon, and the optimal state feedback can be calculated by the solution of the non time depended Hamilton-Jacobi-Bellman equation. The problem of solving the equation above encounters serious difficulties, mainly because of the calculation complexity. For this reason, the practical applications existed until now were very few. In the present work a calculating method is developed, based in the iterative algorithm Newton-Kantorovich, which achieves polynomial approach of the solution of partial differential equation Hamilton-Jacobi-Bellman under the form of Taylor series expansion. Thus the calculations for the determination of optimal state feedback are considerably accelerated. The method is initially applied in an example of continuous stirred tank reactor, with non-minimum phase dynamic behavior, with one input, one output and two state variables. Afterwards, it is applied in examples of not isothermal reactor of the same dynamic behavior, three state variables, firstly with one input and one output variables and then with two input and two output variables. Using the symbolic program MAPLE, a code was developed for each case separately, which calculates approximately the optimal feedback laws and designs the optimal responses of the inputs and outputs of each of the systems above, while the corresponding times of implementation of each code are simultaneously recording. Finally, in the case of isothermal reactor, a comparison is made between the proposed and preexisting methods, mainly in the base of the time of implementations and the regulation performance.

H λοίμωξη που προκαλείται απο τον ιό της ηπατίτιδας C HCV είναι μείζον πρόβλημα για την δημόσια υγεία όπως επίσης και η κύρια αιτία της χρόνιας ηπατικής νόσου και ηπατοκυτταρικού καρκινώματος, με περίπου 180 εκατομμύρια μολυσμένα άτομα σε όλο τον κόσμο. Ο HCV είναι ένας RNA ιός θετικής πολικότητας που ανήκει στο γένος Hepacivirus της οικογένειας των Flaviviridae. Έξι γονότυποι ( 1-6 ) είναι γνωστοί, καθένας από τους οποίους μπορεί να υποδιαιρεθεί περαιτέρω σε αρκετές υποτύπους. Το γονιδίωμα του HCV αποτελείται από ένα μεγάλο ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης (ORF), πλαισιωμένο από ιδιαίτερα δομημένες 5 'και 3' αμετάφραστες περιοχές (UTRs). Και οι δύο περιοχές UTRs είναι συντηρημένες και έχουν τον έλεγχο της ιογενούς μετάφρασης και αναπαραγωγής. Το 5' UTR του HCV περιέχει μια περιοχή IRES απο την οποία γινεται η έναρξη της cap ανεξάρτητης μετάφρασης του ιικού RNA. Η HCV IRES εξαρτώμενη μετάφραση του ORF παράγει μια ενιαία πρόδρομη πολυπρωτεΐνη που μεσω μετα-μεταφραστικής τροποποίησης από κυτταρικές και ιικές πρωτεάσες, οδηγεί στην ωρίμανση δομικών και μη δομικών πρωτεϊνών. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι διαφορετικές κυτταρικές ή ιικές πρωτεΐνες μπορούν να ρυθμίσουν την ενεργότητα του HCV IRES. Στόχος της παρούσας μελέτης ήταν η κατανόηση της ρύθμισης της HCV IRES εξαρτώμενης μετάφρασης. Πρώτον, προσπαθήσαμε να ορίσουμε το ρόλο των ιικών πρωτεϊνών στην HCV IRES εξαρτώμενη μετάφραση που παραμένει αμφιλεγόμενος. Σαφώς, οι μελέτες μας έδειξαν ότι η HCV NS5A ρυθμίζει αρνητικά την ενεργότητα του IRES με κύτταρο-εξαρτώμενο τρόπο. Επιπρόσθετα, υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις ότι η ενεργοποιημένη PKR ρυθμίζει θετικά την ενεργότητα του IRES ενώ η καταστολή της έκφρασης της ενδογενούς PKR έχει το αντίθετο αποτέλεσμα. Επιπλέον, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι η NS5A μεσολαβεί ανασταλτικά στην IRES-εξαρτώμενη μετάφραση και συνδέεται με την αδρανοποίηση της PKR. Τέλος στην παρούσα εργασία ερευνήσαμε τη ρύθμιση της ενεργότητας του HCV IRES σε συνθήκες χαμηλού οξυγόνου, δεδομένου ότι υποξικές περιοχές εντοπίζονται στον ηπατοκυτταρικό καρκίνο (HCC) και συνδέονται με την ύπαρξη ενός εναλλακτικού προφίλ κυτταρικής μετάφρασης Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η HCV IRES-εξαρτώμενη μετάφραση ρυθμίζεται αρνητικά σε υποξικές συνθήκες και μάλιστα με κύτταρο-εξαρτώμενο τρόπο. / HCV infection is a major public health problem and a leading cause of chronic liver disease and hepatocellular carcinoma, with approximately 180 million infected individuals worldwide. HCV is a positive sense RNA virus that belongs to the genus hepacivirus of the Flaviviridae family. Six major HCV genotypes (1–6) are known, each of which can be further subdivided into several subtypes (1a, 1b, 2a, etc). The HCV genome consists of a large open reading frame (ORF), flanked by highly structured 5’ and 3’ untranslated regions (UTRs). Both UTRs are conserved and control viral translation and replication. The HCV 5'-UTR contains an IRES that initiates cap-independent translation of the viral RNA. IRES-mediated translation of the HCV ORF yields a single polyprotein precursor that is co- and post-translationally processed by cellular and viral proteases, giving rise to mature structural and non structural proteins. Several studies have suggested that different cellular non canonical proteins or viral proteins can regulate the HCV IRES activity. The aim of this study was to understand the regulation of the HCV IRES dependent translation. Firstly, we tried to delineate the role of the viral proteins on HCV IRES dependent translation that still remains controversial. Clearly our studies demonstrated that HCV NS5A down-regulates IRES activity in a cell-type dependent manner. Additionally, we provide strong evidence that activated PKR up-regulates the IRES activity while silencing of endogenous PKR had the opposite effect. In addition, we concluded that the NS5A-mediated inhibitory effect on IRES-dependent translation was linked with the PKR inactivation. Moreover, as it is already reported that localised hypoxic areas are continuously present in HCC due to its high proliferation rate leading to an altered translation pattern, we investigated modulation of HCV IRES activity under low oxygen settings. Our results provided preliminary evidence that HCV-IRES-dependent translation is negatively regulated by low oxygen levels or under hypoxia-mimicking conditions in cell-specific manner.

Το κύριο θέμα της εργασίας είναι η μοντελοποίηση και η αριθμητική επίλυση μη- μόνιμων και μεταβατικών φαινομένων ροής σε αγωγούς μεταφοράς και δίκτυα διανομής φυσικού αερίου. Το φυσικό αέριο είναι ένα σύγχρονο καύσιμο το οποίο έχει μεγάλες ενεργειακές εφαρμογές καλύπτοντας σε μεγάλο ποσοστό το ενεργειακό ισοζύγιο μιας χώρας. Είναι ένα αέριο και φυσικό καύσιμο για τη μεταφορά του οποίου από τα σημεία άντλησης του, έχει δημιουργηθεί ένα πολύπλοκο διεθνές δίκτυο. Το δίκτυο αυτό συνδέεται με τα εθνικά τοπικά δίκτυα που το διανέμουν στους καταναλωτές. Τα πολύπλοκα αυτά δίκτυα αν και σχεδιάζονται για λειτουργία σε μόνιμη ροή στην πραγματικότητα λειτουργούν υπό μη-μόνιμες συνθήκες. Οι μεταβολές και οι αιχμές στις καταναλώσεις κατά τη διάρκεια μια μέρας, η εκκίνηση ή το κλείσιμο των συμπιεστών ή των σταθμών ρύθμισης της ροής, η αστοχία συσκευών του δικτύου ή και αγωγών είναι μερικοί από τους παράγοντες οι οποίοι προκαλούν σημαντικές μεταβολές στη ροϊκή συμπεριφορά αυτών των συστημάτων. Η υπολογιστική προσομοίωση και η ακριβής πρόβλεψη αυτών των ακραίων ροϊκών καταστάσεων είναι πολύ σημαντική για τη σωστή και οικονομική λειτουργία αυτών των δικτύων. Για την ανάλυση αυτών των φαινομένων η παρούσα εργασία διαρθρώθηκε σε οκτώ κεφάλαια. Στο κεφάλαιο 1 γίνεται ο ορισμός του προβλήματος και η περιγραφή των ροϊκών συνθηκών που διέπουν τα δίκτυα φυσικού αερίου. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται εκτεταμένη διερεύνηση στην πρότερη ερευνητική προσπάθεια πάνω σε αυτό το θέμα. Στο κεφάλαιο 3 καταστρώθηκε το μαθηματικό μοντέλο το οποίο προσομοιώνει με επιτυχία τέτοιες ροϊκές καταστάσεις. Εν συνεχεία στα κεφάλαια 4 και 5 αναπτύσσονται αριθμητικές μέθοδοι κατάλληλες για την επίλυση αυτού του μοντέλου. Είναι μέθοδοι κατάλληλες για τον αρχικό σχεδιασμό των αγωγών μεταφοράς (κεφάλαιο 4) όσο και ανώτερης τάξης για πιο ακριβείς υπολογισμούς (κεφάλαιο 5). Στο κεφάλαιο 6 γίνεται η παρουσίαση του αλγόριθμου, για την επέκταση των μεθόδων που αναπτύχθηκαν στα κεφάλαια 4 και 5 για την επίλυση δικτύων πολλών αγωγών και κόμβων. Εν συνεχεία στο κεφάλαιο 7 γίνεται πειραματική διερεύνηση σε εργαστηριακές εγκαταστάσεις αγωγών αερίου που προσομοιώνουν μεταβατικά φαινόμενα ροής. Στο κεφάλαιο 8 γίνεται μια εκτεταμένη επισκόπηση και συγκεντρώνονται τα βασικά συμπεράσματα που προέκυψαν από το σύνολο της ερευνητικής εργασίας. Τέλος γίνονται προτάσεις για την περαιτέρω συνέχιση του ερευνητικού έργου πάνω στο συγκεκριμένο γνωστικό αντικείμενο. / The main subject of the present study is the modelling and the numerical simulation of unsteady and transient flow phenomena in natural gas transmission pipelines and distribution networks. Natural gas is a modern fuel which has serious energy applications covering in big percentage the energy balance of many countries. It is a gas and natural fuel for the transport of which from his points of pumping, has been created a complicated international network. This network is connected with the national local networks that distribute it to local consumers. These complicated networks even if they are designed for operation in steady flow conditions actually work under unsteady conditions. The changes and the peaks of the demand at the duration of a day, the start or the sudden stop of compressors or regulation stations, the failure of network appliances are few of the factors which cause important changes in the flow behaviour of these systems. The simulation and the precise forecast of these extreme flow situations are very important for safe, reliable and economic operation of these networks. For the analysis of these phenomena the present work was structured in eight chapters. In chapter 1 become the definition of problem and the description of flow conditions that rule the natural gas networks. In chapter 2 becomes extensive investigation in the previous research effort on this subject. In chapter 3, the mathematic model which simulates with success such flow situations is defined. Further more in chapters 4 and 5 numerical methods suitable for the numerical solution of this model were developed. These methods are suitable for the initial design of pipelines (chapter 4) as much for more precise calculations (chapter 5). In chapter 6 an improved algorithm for the simulation if complicated networks with many pipes and nodes is presented. The numerical solution of the transient network conditions based on the methodology that developed in previous chapters. In chapter 7 experimental investigations of transient flow phenomena in pipe networks was carried out in laboratory installations. In chapter 8 an extensive review of the basic conclusions was presented, combined with proposals for further research.

Για την αντιμετώπιση του προβλήματος ρύθμισης ενός συστήματος μη ελάχιστης φάσης είναι γνωστοί δύο τρόποι από τη θεωρία των γραμμικών συστημάτων. Ο ένας αφορά στην επιλογή βέλτιστης συνθετικής εξόδου ως προς την οποία το σύστημα είναι ελάχιστης φάσης. Ο δεύτερος τρόπος περιλαμβάνει άμεση κατασκευή βέλτιστου νόμου ανάδρασης καταστάσεων ως προς ένα σύνθετο δείκτη απόδοσης. Στην παρούσα εργασία αρχικά αναπτύσσεται μέθοδος για τη σύνθεση βέλτιστου νόμου ανάδρασης καταστάσεων για μη γραμμικές διεργασίες, όπου η είσοδος υπεισέρχεται μη γραμμικά στις διαφορικές εξισώσεις, με βάση ένα σύνθετο τετραγωνικό δείκτη απόδοσης. Ο δείκτης αυτός εξαρτάται τόσο από τη ρυθμιστική απόκλιση, όσο και από την απόκλιση της μεταβλητής χειρισμού. Για την επίλυση του προβλήματος δυναμικής βελτιστοποίησης χρησιμοποιούνται οι εξισώσεις Hamilton – Jacobi μέσω των οποίων υπολογίζεται ο βέλτιστος νόμος ανάδρασης καταστάσεων. Η λύση των εξισώσεων Hamilton – Jacobi υπολογίζεται με βάση την επαναληπτική μέθοδο Newton – Kantorovich. Σε κάθε βήμα της επανάληψης επιλύεται προσεγγιστικά μια μερική διαφορική εξίσωση τύπου Zubov με τη βοήθεια αναπτύγματος σε δυναμοσειρά. Στο Νοστό βήμα της επανάληψης η μέθοδος παράγει τη Νοστής τάξης προσέγγιση του αναπτύγματος κατά Taylor του βέλτιστου νόμου ανάδρασης καταστάσεων. Η παραπάνω μέθοδος εφαρμόζεται σε προβλήμα ρύθμισης της συγκέντρωσης προϊόντος σε σύστημα δύο μη ισοθερμοκρασιακών αντιδραστήρων CSTR, όπου λαμβάνει χώρα εξώθερμη αντίδραση, στην περίπτωση που η είσοδος υπεισέρχεται μη γραμμικά στις δυναμικές εξισώσεις της διεργασίας. Επίσης μελετώνται οι ιδιότητες σύγκλισης της επαναληπτικής μεθόδου Newton – Kantorovich, όταν αυτή εφαρμόζεται για την επίλυση της εξίσωσης Hamilton – Jacobi – Bellman που αντιστοιχεί στο πρόβλημα βελτιστοποίησης ενός σύνθετου τετραγωνικού δείκτη απόδοσης υπό τους περιορισμούς μιας μη γραμμικής δυναμικής όπου η είσοδος υπεισέρχεται γραμμικά στις διαφορικές εξισώσεις. Στη συνέχεια, για τη βέλτιστη ρύθμιση μη γραμμικών συστημάτων με ασταθή δυναμική μηδενιστών (συστήματα μη ελάχιστης φάσης), χρησιμοποιείται ο συνήθης τετραγωνικός δείκτης απόδοσης ISE. Στην περίπτωση αυτή το πρόβλημα δυναμικής βελτιστοποίησης είναι ιδιόμορφο. Για την επίλυση του προβλήματος αυτού το μη γραμμικό σύστημα μετασχηματίζεται στην κανονική μορφή Byrnes-Isidori, εφαρμόζεται η θεωρία Hamilton – Jacobi και υπολογίζεται στατικά ισοδύναμη συνθετική έξοδος με ευσταθή δυναμική μηδενιστών. Η ρύθμιση της συνθετικής εξόδου στο προκαθορισμένο σημείο επιτυγχάνεται με γραμμικοποίηση εισόδου/εξόδου. Για την επίλυση των σχετικών εξισώσεων Hamilton–Jacobi αναπτύσσεται η επαναληπτική μέθοδος Newton – Kantorovich, η οποία περιλαμβάνει την επίλυση μιας μερικής διαφορικής εξίσωσης τύπου Zubov σε κάθε βήμα της επανάληψης. Η μέθοδος εφαρμόζεται σε πρόβλημα ρύθμισης της συγκέντρωσης του επιθυμητού προϊόντος σε μη ισοθερμοκρασιακό αντιδραστήρα CSTR με κινητική Van de Vusse που παρουσιάζει ασταθή δυναμική μηδενιστών. Τέλος, οι δύο μέθοδοι συγκρίνονται με βάση τους επιμέρους δείκτες απόδοσης ISE και ISC, των οποίων ο γραμμικός συνδυασμός συνιστά το σύνθετο δείκτη απόδοσης της πρώτης μεθόδου, ενώ τα αποτελέσματά τους συγκρίνονται όταν αυτές εφαρμόζονται σε πρόβλημα ρύθμισης της συγκέντρωσης του επιθυμητού προϊόντος σε μη ισοθερμοκρασιακό αντιδραστήρα CSTR με κινητική Van de Vusse. / For the control of nonlinear nonminimum – phase systems, there are two possible lines of attack, originating from linear systems theory: a) direct calculation of the optimal state feedback with respect to a quadratic performance index that represents a combination of an error measure and a control effort measure (composite index), and b) calculation of the ISE-optimal minimum-phase output and subsequent input/output linearization on that output. This work develops a numerical algorithm for the calculation of an optimal nonlinear state feedback law for nonlinear systems. A quadratic performance index is used, which contains quadratic error terms and quadratic input penalty terms. The optimization problem is solved using the Hamilton-Jacobi equations, which determine the optimal nonlinear state feedback law. A Newton-Kantorovich iteration is developed for the solution of the pertinent Hamilton-Jacobi equations, which involves solving a Zubov partial differential equation at each step of the iteration, using a power series method. At step N of the iteration, the method generates the (N+1)-th order truncation of the Taylor series expansion of the optimal state feedback function. The method is applied to the problem of controlling a system of two non-isothermal continuous stirred tank reactors (CSTR), where an exothermic reaction takes place. Convergence properties of the algorithm are also developed independently of Kantorovich’s theorem, and the results are illustrated in a numerical example. For the optimal regulation of nonminimum-phase nonlinear systems, the performance index ISE (Integral of the Square of the Error) is used. The problem of minimizing ISE subject to the dynamics of the system and closed-loop stability is singular. The problem of calculation of an ISE-optimal, statically equivalent, minimum-phase output for nonminimum-phase compensation is formulated using Hamilton-Jacobi theory and the Byrnes-Isidori normal form representation of the nonlinear system. An input/output linearizing state feedback law is applied to regulate the synthetic output to a constant set point. A Newton-Kantorovich iteration is developed for the solution of the pertinent Hamilton-Jacobi equations, which involves solving a Zubov equation at each step of the iteration. The method is applied to the problem of controlling a nonisothermal CSTR with Van de Vusse kinetics, which exhibits nonminimum-phase behaviour. Finally, the two methods are compared with respect to the constituent indexes ISE and ISC (Integral of the Square of the Control), whose linear combination forms the composite performance index. The numerical results from both methods are compared in the control of a nonisothermal CSTR with Van de Vusse kinetics.

Σκοπός της παρούσης διατριβής είναι να προτείνει ένα τυπικό πλαίσιο για μια μεθοδολογία ανάλυσης που να ενσωματώνει ποσοτικά, και λειτουργικά δεδομένα και στοχεύει στο σχεδιασμό πειραμάτων για την επιβέβαιωση μεταγραφικών παραγόντων που δεσμεύονται σε ένα λειτουργικά ενεργό μοτίβο στον υποκινητή γονιδίων. Το πλαίσιο αυτό που βασίζεται στη Bayesian πιθανοκρατική θεωρία όπως αυτή θεμελιώνεται στη θεωρία λήψης αποφάσεων, εφαρμόζεται σε ένα πρόβλημα από το ερευνητικό πεδίο της ανοσοβιολογίας. Συγκεκριμένα μελετούμε την ανίχνευση μεταγραφικών παραγόντων που ενέχονται στην αρνητική ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης κατά τη διαδικασία ενεργοποίσης των Τ λεμφοκυττάτων. Η υιοθέτηση του προτεινούμενου πλαισίου σμιλεύει μαι αυστηρή διαδοχή διεξαγωγής in vitro και in silico πειραμάτων που ξεκινά από τεχνικές μαζικής ανάλυσης γονιδιακής έκφρασης, περνά μέσα από βάσεις δεδομένων μεταγραφικών παραγόντων και μέσω πειραμάτων ηλεκτροφορητικής κινητικότητας (Electromobility Shift Assays) στοχεύεται στην επιβεβαίωση που προσφέρουν τα πειράματα διαμόλυνσης (transfection and reporter assays). Κατά την τυποποίηση της λογικοφανούς αυτής προσέγγισης ανακύπτει ένα από τα γνωστότερα προβλήματα της εφαρμοσμένης στατιστικής, το πρόβλημα των "δύο μέσων όρων" ή πρόβλημα Behrens-Fisher. Για τη λύση αυτού του προβλήματος προτείνονται νέα μαθηματικά εργαλεία τα οποία αξιοποίηθηκαν για την κατασκευή αντίστοιχου λογισμικού. Με την εφαρμογή αυτών των εργαλείων στο εφαρμοσμένο ανοσοβιολογικό πρόβλημα προέκυψε μια μη αναμενόμενη σχέση μεταξύ δυο φαινομενικά μη συνδεόμενων συστημάτων¨των γονιδίων των κυτταροκινών και του ιού HIV. Μέσω της περιγραφόμενης μεθοδολογίας κατέστη εφικτή μια υποθεσο-εξαρτώμενη προσέγγιση σε ένα σημαντικό πρόβλημα το οποίο δεν ήταν δυνατό να λύθέί με κλασσικές βιοχημικές τεχνικές λόγω τεχνικών δυσκολιών / The current disertation concerns the description of a formal framework and an analytic methodology which aims to validate transcription factors controlling gene expression through functional and quantitative data. This Bayesian decision theory inspired framework is applied to a specific immunobiological problem. The problem targetted was the discovery of transcriptional repressors implicated in the negative control of T cell activation. Adopting the proposed framework leads one to a staged experimental strategy which starts from high-throughput gene expression data and transcription factor databases and through Electrophoretic Mobility Shift Assays targets the design of transfection and reporter gene assays. The formalization of the proposed approach, led to one of the famous applied statistics problems i.e. the two means or Behrens - Fisher problem. In order to deal with the computational aspects of this problem, we applied a novel integral transformations and ported them to software. The application of these tools to the immunobiological problem led to an unexpected connection between two seemingly unrelated systems: cytokine gene protomers and HIV LTR. The proposed methodology enabled a hypothesis-driven approach to an important basic immunobiological problem which could not be solved by standard biochemical techniques.

Η πρωτεΐνη ΒΜ88 είναι νευροειδική πρωτεΐνη με ευρεία κατανομή σε κύτταρα του κεντρικού και περιφερικού νευρικού συστήματος των θηλαστικών. O βιοχημικός χαρακτηρισμός του μορίου έδειξε ότι πρόκειται για διαμεμβρανική πρωτεΐνη που εντοπίζεται κυρίως στις μεμβράνες ενδοκυττάριων οργανιδίων (μιτοχόνδρια, ενδοπλασματικό δίκτυο) ενώ το μεγαλύτερο τμήμα του μορίου της προσανατολίζεται προς το κυτταρόπλασμα. Στο ενήλικο κεντρικό νευρικό σύστημα η πρωτεΐνη ΒΜ88 εκφράζεται σε νευρώνες ενώ δεν ανιχνεύεται σε γλοιοκύτταρα. Αναπτυξιακά, η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 ανιχνεύεται κατά την έναρξη της νευρογένεσης στον εγκέφαλο του αρουραίου ενώ τα επίπεδα της έκφρασή της αυξάνονται µε την ηλικία και παραµένουν υψηλά στο ενήλικο ζώο. Λειτουργικά πειράματα in vitro υπερέκφρασης της πρωτεΐνης ΒΜ88 συσχετίζουν την πρωτεΐνη ΒΜ88 με την έξοδο των κυττάρων από τον κυτταρικό κύκλο και την έναρξη της διαδικασίας διαφοροποίησής τους προς νευρωνικό φαινότυπο. Τα παραπάνω δεδομένα μας ώθησαν να μελετήσουμε την έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 κατά τη διαδικασία της νευρογένεσης και της διαφοροποίησης των νευρώνων in vivo, έτσι ώστε να διερευνήσουμε το ρόλο της κατά την ανάπτυξη του εγκεφάλου. Για το σκοπό αυτό επιλέξαμε ως σύστημα μελέτης τον αναπτυσσόμενο φλοιό του τελεγκεφάλου των τρωκτικών. Αρχικά χαρτογραφήθηκε η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 στο φλοιό του αναπτυσσόμενου τελεγκεφάλου κατά την εμβρυϊκή ηλικία Ε14-Ε18 και πραγματοποιήθηκαν πειράματα διπλού ανοσοφθορισμού με αντισώματα έναντι της πρωτεΐνης ΒΜ88 και έναντι μαρτύρων του κυτταρικού πολλαπλασιασμού όπως είναι η κυκλίνη D1 (μάρτυρας της φάσης G2/M του κυτταρικού κύκλου) και το ανάλογο της θυμιδίνης BrdU (που ενσωματώνεται κατά τη φάση της αντιγραφής του DNA - φάση S του κυτταρικού κύκλου). Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων έδειξαν ότι η πρωτεΐνη ΒΜ88 εκφράζεται τόσο στους διαφοροποιημένους νευρώνες, όσο και σε ενεργά πολλαπλασιαζόμενα προγονικά κύτταρα του αναπτυσσόμενου φλοιού του αρουραίου και του ποντικού. Κατόπιν, διερευνήσαμε αν η πρωτεΐνη ΒΜ88 εκφράζεται κατά την περίοδο της νευρογένεσης ειδικά, σε προγονικά κύτταρα της γενεαλογίας των νευρώνων ή αν εκφράζεται και σε πρόδρομα κύτταρα της γλοιϊκής γενεαλογίας του τελεγκεφάλου. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν διπλές και τριπλές ανοσοϊστοχημικές χρώσεις με αντισώματα έναντι της πρωτεΐνης ΒΜ88 και έναντι νευρωνικών ή γλοιΐκών μαρτύρων, σε συνδυασμό με αντισώματα έναντι μαρτύρων κυτταρικού πολλαπλασιασμού. Παρατηρήθηκε ότι η πρωτεΐνη ΒΜ88 εκφράζεται αποκλειστικά και μόνο σε κύτταρα της νευρωνικής γενεαλογίας και όχι σε πολλαπλασιαζόμενα ή διαφοροποιημένα κύτταρα της γλοιϊκής γενεαλογίας. Τα παραπάνω αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν από το γεγονός ότι η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 προσδιορίστηκε και σε νευροεπιθηλιακά κύτταρα του τύπου «ακτινωτής γλοίας» που σύμφωνα με την τρέχουσα αντίληψη, αποτελούν την πλειοψηφία του πληθυσμού των πρόδρομων νευρογενετικών κυττάρων του φλοιού κατά την εμβρυϊκή ηλικία Ε14-Ε18. Αργότερα μόνο, τα κύτταρα αυτά θα αποτελέσουν προδρόμους της γλοιϊκής γενεαλογίας, και συγκεκριμένα μετά τη 18η εμβρυϊκή ημέρα και κατά τις πρώτες ημέρες μετά τη γέννηση. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν συνδυαστικά πειράματα σήμανσης των πρόδρομων κυττάρων του εγκεφάλου με δύο διαφορετικούς μάρτυρες της φάσης S του κυτταρικού κύκλου, με τα οποία έγινε εφικτή η παρακολούθηση in vivo, και για το διάστημα 12 και 24 ωρών, του πολλαπλασιασμού, της μετανάστευσης και της διαφοροποίησης μιας ομάδας πρόδρομων νευρικών κυττάρων. Τα πειράματα αυτά οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 σχετίζεται με τις ασύμμετρες κυτταρικές διαιρέσεις, η εμφάνιση των οποίων σηματοδοτεί την έναρξη της νευρογένεσης στο φλοιό και την εμφάνιση των πρώτων μεταμιτωτικών νευρώνων. Έτσι, φαίνεται ότι η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 στα πρόδρομα νευρογενετικά κύτταρα προκαλεί την έξοδό τους από τον κυτταρικό κύκλο. Η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 μελετήθηκε και στον εγκέφαλο του ενήλικου αρουραίου όπου εντοπίστηκε, εκτός από τους ώριμους νευρώνες, και στα πρόδρομα κύτταρα του πρόσθιου μεταναστευτικού τόξου (RMS) όπου λαμβάνει χώρα η δευτερογενής νευρογένεση. Το αποτέλεσμα αυτό έρχεται σε συμφωνία με τις προηγούμενες παρατηρήσεις μας και συνδέουν επιπλέον την έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 με τη διαδικασία της νευρογένεσης στον ενήλικο εγκέφαλο. Τέλος, μελετήσαμε τόσο την έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 όσο και τα επίπεδα μεταγραφής του γονιδίου ΒΜ88 στον αναπτυσσόμενο εγκεφαλικό φλοιό ποντικών που φέρουν τη μετάλλαξη Small eye (ποντίκια Sey/Sey). Στα ποντίκια αυτά δεν είναι λειτουργικό το γονίδιο Pax6 που είναι υπεύθυνο για την επαγωγή της νευρογένεσης στο ραχιαίο μέρος του τελεγκεφάλου. Έτσι, ο αριθμός των νευρώνων που παράγονται στο φλοιό αυτών των μεταλλαγμένων ποντικών είναι ελαττωμένος στο μισό από αυτόν που συναντάμε στα ποντίκια φυσικού τύπου. Όπως αναμενόταν, παρατηρήθηκε ότι τόσο η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 όσο και τα επίπεδα μεταγραφής του γονιδίου ΒΜ88 είναι μειωμένα στα ποντίκια Sey/Sey. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της εργασίας μας έδειξαν ότι η πρωτεΐνη ΒΜ88 χαρακτηρίζει τη γενεαλογία των νευρώνων από τα πρόδρομα εμβρυϊκά κύτταρα μέχρι τους ώριμους νευρώνες και επομένως αποτελεί ένα νέο μάρτυρα της νευρωνικής γενεαλογίας. Επιπλέον, δείξαμε ότι η πρωτεΐνη ΒΜ88 συγκεντρώνει τις απαραίτητες ιδιότητες που χαρακτηρίζουν ένα «νευρογενετικό παράγοντα». Συγκεκριμένα: α) εκφράζεται τόσο στους διαφοροποιημένους νευρώνες όσο και σε ενεργά πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα της νευρωνικής γενεαλογίας, β) δεν εκφράζεται σε πρόδρομα κύτταρα της γλοιϊκής γενεαλογίας, γ) εκφράζεται σε πρόδρομα κύτταρα νευρώνων κατά τη διάρκεια της νευρογένεσης στο ενήλικο άτομο και τέλος δ) η έκφρασή της μειώνεται σε ζώα που φέρουν μεταλλάξεις οι οποίες έχουν ως αποτέλεσμα την εμφάνιση ελαττωματικής νευρογένεσης. Η κατανομή της πρωτεΐνης ΒΜ88 κατά την ανάπτυξη του εγκεφάλου καθώς και ο εντοπισμός της σε βλαστικά κύτταρα του ενήλικου εγκεφάλου, η συσχέτιση της έκφρασης του μορίου με τις ασύμμετρες νευρογενετικές κυτταρικές διαιρέσεις καθώς και η χαρακτηριστική αύξηση των επιπέδων έκφρασης της πρωτεΐνης ΒΜ88 κατά τη μετάβαση των προγονικών κυττάρων σε διαφοροποιημένους νευρώνες, όλα συνηγορούν για τη συμμετοχή του μορίου στις διαδικασίες της εξόδου από τον κυτταρικό κύκλο και τη διαφοροποίηση των νευρώνων in vivo. Οι παρατηρήσεις αυτές, όχι μόνον είναι συμβατές με προηγούμενα πειραματικά δεδομένα όσον αφορά τον προσδιορισμό του ρόλου της πρωτεΐνης σε in vitro βιολογικά συστήματα, αλλά δημιουργεί ενδιαφέρουσες προοπτικές για την αξιοποίηση της πρωτεΐνης ΒΜ88 σε θεραπευτικές προσεγγίσεις για την αντιμετώπιση νευροεκφυλιστικών ασθενειών ή/και τραυματισμών του εγκεφάλου. / BM88 is a neuron-specific protein widely expressed in the cells of the mammalian central and peripheral nervous system. Its biochemical characterization revealed that is an integral membrane protein, located at the membranes of intra-cellular organelles (mitochondria, endoplasmic reticulum) with the bulk of the protein facing towards the cytoplasm. In the adult central nervous system BM88 is expressed in neurons but it is not detected in glial cells. During development, BM8 is initially expressed at the onset of neurogenesis in the rat brain, its levels rise along age and remain high in the adult. In vitro experiments of BM88 protein over-expression suggest that BM88 is implicated in cell cycle exit and the initiation of differentiation into a neuronal phenotype. These findings lead us to study the expression of BM88 during neurogenesis and neuronal differentiation in vivo in purpose to investigate its role in brain development. For this reason, we have chosen as a model of study the developing cortex of rodent telencephalon. Initially, we investigated the distribution of BM88 protein in the developing cortex. To this end, we performed double-labeling experiments in sections from the developing rat brain at embryonic days E14 and E18 using antibodies to BM88 and markers of the cell cycle such as cyclin D1 (G2/M phase marker) and BrdU, a thymidine analogue that is incorporated during DNA replication (S phase marker). The findings from these experiments revealed that BM88 protein is expressed in the differentiated neurons as well as in actively proliferating progenitor cells of the developing cortex of rat and mouse. We next sought to investigate whether BM88 is expressed during neurogenesis specifically in the progenitor cells of the neuronal lineage or in the progenitor cells of the glial lineage of the telencephalon as well. For this reason we performed double and triple-labeling experiments with antibodies to BM88 and to markers of the neuronal or glial lineages, in combination with markers of the cell cycle. We observed that BM88 protein is expressed exclusively in the neuronal progenitors and never in the proliferating or differentiated cells of the glial lineage. The above results were supported also by the fact that BM88 protein was detected in neuroepithelial “radial glial” cells that are cells recently reported to be the majority of neuronal progenitors of the cortex during the embryonic days E14-E18. These cells will turn into glial progenitors only after the embryonic day E18 and during early postnatal days. Moreover, we developed an experimental protocol that allowed us to mark the progenitor cells of the brain with two different markers of the S phase of the cell cycle. Thus, we could observe in vivo, during a period of 12 and 24 hours, the migration and differentiation of a group of neural progenitor cells. The results from this experiment lead us to the conclusion that the expression of BM8 protein is associated with the asymmetric cell divisions that mark the onset of neurogenesis in the cortex and the appearance of the first post-mitotic neurons. Thus, it appears that the expression of BM88 protein in the neuronal progenitor cells causes their exit from the cell cycle. BM88 protein expression was also detected in the adult rat brain, not only in the mature neurons but also in the precursor cells of the rostral migratory stream (RMS), where the secondary neurogenesis occurs. This result is in accordance with our previous observations and support additionally that there is a correlation between BM88 expression and the process of neurogenesis in the adult brain. Finally, we investigated the expression of BM88 protein as well as the transcriptional levels of BM88 gene in the developing cortex of Small eye mutant mice (Sey/Sey mice). These mice lack the functional Pax6 gene that is responsible for the induction of neurogenesis in the dorsal telencephalon. Thus, the number of neurons that are produced in the cortex of the mutant mice is reduced by half in comparison to that of the wild type mice. As expected we observed reducer levels of expression both of BM88 protein and BM88 transcripts in the Sey/Sey mice. To conclude, the results of our study demonstrate that BM88 protein marks the lineage of neurons, all along from the stage of embryonic precursor cells to the stage of mature neurons, and for this reason is a new marker of the neuronal lineage. Furthermore, we showed that BM88 protei has all the characteristics that can identify a molecule as a “neurogenic factor”. More specifically: a) it is expressed both in differentiated neurons and in actively proliferating cells of the neuronal lineage, b) it is absent in the precursors of the glial lineage, c) it is present in the adult neuronal precursors, and finally d its expression is reduced in mutants with neurogenic defects. The expression pattern of BM88 protein during brain development, its presence in stem cells in the adult brain, its association with the asymmetric divisions of neurons as well as the characteristic high levels of BM88 protein expression during the neuronal transition from the progenitor stage to the differentiated stage, all together coincides to the implication of BM88 in the exit from the cell cycle and in the differentiation of neurons in vivo. These observations not only agree with previous experimental data, but also create new perspectives for the use of BM88 protein in therapeutic approaches in order to control the neurodegenerative diseases or/and brain damages.

Η σύγχρονη αρχιτεκτονική στρέφεται σε λύσεις που έχουν ως στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας, χωρίς όμως να επιβαρύνεται σε μεγάλο βαθμό η απόδοση του επεξεργαστή. Ιδιαίτερα οι υπερβαθμωτοί (superscalar) επεξεργαστές που επιτρέπουν εκτέλεση εκτός σειράς (out-of-order execution) διακρίνονται από υψηλή κατανάλωση ενέργειας, εξαιτίας των πολύπλοκων δομών που χρησιμοποιούν για την αύξηση της απόδοσης. Η δυναμική ρύθμιση τάσης – συχνότητας (DVFS) αποτελεί μία ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική για την επίτευξη εξοικονόμησης ενέργειας. Μειώνοντας τη συχνότητα λειτουργίας ενός κυκλώματος, είναι δυνατόν να μειωθεί και η τάση τροφοδοσίας του κυκλώματος. Με τον τρόπο αυτό ελαττώνεται και η ενέργεια που καταναλώνει το κύκλωμα. Σκοπός της εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός μηχανισμού πραγματικού χρόνου που θα ρυθμίζει τη συχνότητα και την τάση λειτουργίας ενός superscalar, out-of-order επεξεργαστή ώστε να επιτυγχάνεται εξοικονόμηση ενέργειας χωρίς μεγάλη μείωση της απόδοσης του επεξεργαστή. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί ελαττώνοντας τη συχνότητα και την τάση κατά τις περιόδους που ο επεξεργαστής εκτελεί πολλές λειτουργίες μνήμης. Η εξομοίωση του μηχανισμού μας για μία σειρά από μετροπρογράμματα δείχνει ότι μπορούμε να επιτύχουμε μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας χωρίς σημαντική αύξηση του χρόνου εκτέλεσης των προγραμμάτων. / Modern research in computer architecture focuses on techniques whose purpose is to save energy, without much loss in processor's performance. Especially superscalar processors that allow out of order execution are characterized by high energy consumption, because of the complex structures the use in order to increase performance. Dynamic Voltage - Frequency Scaling (DVFS) is a widely used technique for energy saving. Reducing the frequency of the processor's clock, it is possible to reduce the supply voltage. In this way the consumed energy is also reduced. The purpose of this diploma thesis is to create a real time mechanism that will scale the frequency and the voltage of a superscalar, out of order processor so that the processor saves energy without much loss in processor's performance. This can be made by reducing the frequency and the voltage during the periods that the processor executes many memory functions. The simulation of our mechanism for a variety of benchmarks proved that we can save much energy without much increase in the benchmark's execution time.

Η Αυξητική ορμόνη παίζει σημαντικό ρόλο στη μεταγεννητική κατά μήκος αύξηση, στη σκελετική ανάπτυξη, στο μεταβολισμό των πρωτεϊνών, των λιπών και των υδατανθράκων, στην οστική ανακύκλωση και την ανοσιακή λειτουργία. Διαταραχή στην έκκριση ή στη δράση της ορμόνης στα παιδιά προκαλεί, μεταξύ άλλων, ανεπάρκεια αύξησης. Έχουν περιγραφεί αρκετές κλινικές οντότητες ανεπάρκειας αύξησης, που οφείλονται κυρίως σε διαταραχές στην υποφυσιακή έκκριση GH, στην 24ωρη αυθόρμητη έκκριση της GH, στον αριθμό ή τη λειτουργία των υποδοχέων GHR, στη μετά τον υποδοχέα μεταβίβαση του σήματος της GH και στη σύνθεση ή δράση του IGF-I. Η παρούσα μελέτη εξέτασε έναν ασθενή με Διαταραχή στη Μεταγωγή του Σήματος της GH (Growth Hormone Transduction Defect/GHTD). Η οντότητα αυτή χαρακτηρίζεται από σοβαρό κοντό ανάστημα με φυσιολογικές δοκιμασίες φαρμακολογικής πρόκλησης, φυσιολογικές τιμές 24ωρης έκκρισης GH, χαμηλά επίπεδα IGF-I, διαταραχή στη φωσφορυλίωση του μεταγραφικού παράγοντα STAT3 και υπερέκφραση του αναστολέα του κυτταρικού κύκλου p21. Επιπλέον, οι ασθενείς με GHTD παρουσιάζουν σημαντικά αυξημένα επίπεδα IGF-I μετά από επαγωγή με hGH κατά τo IGF-I generation test και σημαντική αναπλήρωση αύξησης μετά από θεραπεία με hGH. Επίσης, χαρακτηρίζονται από απουσία μεταλλάξεων στην πρωτεΐνη STAT3, στον υποδοχέα GHR και στο γονίδιο GH1. Χρησιμοποιήθηκαν πρωτογενείς καλλιέργειες ινοβλαστών από ούλα του προς μελέτη ασθενή κι ενός μάρτυρα. Μελετήθηκαν σηματοδοτικά μόρια του μεταγωγικού μονοπατιού της GH και του μονοπατιού αρνητικής ρύθμισης, και διερευνήθηκε ο ρόλος της πρωτεΐνης CIS στην παθολογική μεταβίβαση του σήματος της GH στον ασθενή, καθώς και η επίδραση της καταστολής του γονιδίου CIS στη σηματοδότηση της GH. Επίσης, διερευνήθηκε η πιθανή διασυνομιλία ανάμεσα στα σηματοδοτικά μονοπάτια της GH και του EGF, καθώς και ο ρόλος της διασυνομιλίας αυτής στην αποκατάσταση της φυσιολογικής σηματοδότησης της GH και, κατ’επέκταση, στην κλινική ανταπόκριση μετά από θεραπεία με εξωγενώς χορηγούμενη ανθρώπινη βιοσυνθετική ορμόνη, παιδιών με GHTD. Η πρωτεϊνική έκφραση των μελετηθέντων πρωτεϊνών μελετήθηκε με ανοσοαποτύπωση κατά Western, η κυτταρική εντόπισή τους με ανοσοφθορισμό και η διαντίδραση ορισμένων από τις πρωτεΐνες με ανοσοσυγκατακρήμνιση. Τα ευρήματα της εργασίας στοιχειοθετούν την αρχική υπόθεση ότι η διαταραγμένη μεταβίβαση του σήματος της GH στα παιδιά με GHTD διαμεσολαβείται μέσω της υπερέκφρασης της ουβικουιτινυλιωμένης μορφής της πρωτεΐνης CIS, η οποίθα προκαλεί ραγδαία και εκσεσημασμένη μεταφορά του GHR στο πρωτεάσωμα για αποδόμηση. Τα αποτελέσματα επίσης έδειξαν ότι η αποκατάσταση της φυσιολογικής σηματοδότησης της GH μετά τη σίγαση του γονιδίου CIS περιλαμβάνει την επαναφορά του GHR στην κυτταροπλασματική μεμβράνη για φυσιολογική ενεργοποίηση από την GH, καθώς και την ενεργοποίηση του σηματοδοτικού μονοπατιού του EGFR. Επιπροσθέτως, υπάρχει έντονη διασυνομιλία μεταξύ των σηματοδοτικών μονοπατιών της GH και του EGF κατά τη χορήγηση εξωγενούς hGH στα παιδιά με GHTD, με αποτέλεσμα την επιτάχυνση της αύξησης που παρατηρείται στα παιδιά αυτά μετά από θεραπεία με hGH. / Growth Hormone (GH) plays an important role in postnatal linear growth, skeletal development, protein, lipid and carbohydrate metabolism, bone turnover and immune function. Defects in the GH secretion and function in children can cause growth retardation. Several clinical entities of growth retardation have been described, including defects in pituitary GH secretion, spontaneous 24h GH secretion, GH receptor number or function, post-receptor signaling and IGF-I synthesis or function. In this study, one patient with Growth Hormone Transduction Defect (GHTD) was studied. GHTD is characterized by severe short stature with normal provoked and spontaneous GH secretion, low IGF-I concentrations, impaired phosphorylation of the transcriptional factor STAT3 and overexpression of the cyclin-dependent kinase inhibitor, p21. Furthermore, GHTD patients have significantly increased IGF-I concentrations after induction with hGH during the IGF-I generation test, and significant ‘catch-up’ growth after hGH therapy. No mutations were found in STAT3, GHR and GH1 gene in the GHTD patients. Primary fibroblast cultures were established from gingival biopsies obtained from the GHTD patient and one control. The GH signaling molecules and the negative regulators of GH were studied, as well as the role of protein CIS in the impaired GH signaling and the effect of CIS silencing on GH signaling. Furthermore, the possible crosstalk between the GH and EGF signaling cascades was examined, as well as its role in the restoration of the impaired GH signaling and the clinical response after therapy with exogenous hGH. The protein expression of the studied molecules was studied by Western Immunoblotting, their cellular localization by Immunofluoresence and the protein-protein interactions by Co-immunoprecipitation. The results of this study support the hypothesis that impaired GH signaling in GHTD children is mediated by the overexpression of ubiquitinated CIS, which causes rapid and excessive translocation of the GHR to the proteasomes for degradation. The results also showed that the restoration of physiological GH signaling after the silencing of CIS involves the restoration of the GHR to the plasma membrane for normal activation by GH, as well as the activation of the EGFR pathway. In addition, there is vigorous crosstalking between the GH and EGF signaling pathways during exogenous hGH treatment in the GHTD children, resulting in the accelerated growth seen in these children after hGH therapy.