Chiu Wai Kwun Rossa. / "July 2004." / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2004. / Includes bibliographical references (p. 144-176). / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Mode of access: World Wide Web. / Abstracts in English and Chinese.

Finally, based on theoretical calculations and experiments, we present a development model (DDRA model) to describe the interaction between the protein and its solvent molecule. The parameters derived from this model provide good fits to the experimentally determined complex dielectric constant, making it of the model valuable benchmarks for other theoretical treatments of bio-molecular system. / Secondly, we focus our aims on investigating protein molecules due to the possibility of being able to explain the mechanism of molecular interactions more clearly. Two lands of labeled immunoglobulin G were investigated using a reflective THz-IDS system. The dielectric properties were sensitive to the conjugation of the antibody. Additionally, terahertz spectroscopy is able to evaluate the depth of the hydrogen shell and shows that the hydrogen-bonded networks of charged protein solutions play an important role in determining the dielectric. / The bio-molecular interaction has been one of the most challenging subjects to probe due to its complexity. In the thesis, we have been attempting to answer fundamental questions about bio-molecular interactions in the terahertz (THz) region from the macroscopic to microscopic level. Terahertz radiation (defined as 0.1--10 THz) can excite intermolecular interactions such as the librational and vibrational modes. These attributes make it feasible to probe the dynamic characteristics of the bio-molecular system. Furthermore, it is worth investigating whether terahertz technology could potentially be used as a novel tool in the biomedical diagnosis field in the near future. / Thirdly, using a transmission THz-TDS system we investigated a biomarker protein and observed distinct spectral differences at various temperatures. This work demonstrates that terahertz spectroscopy can be used to evaluate the anharmonicity of the vibrational potential. By comparing the absorption spectra of the THz-TDS and Synchrotron results it is possible to deduce the approximate localization of the vibrational modes within the molecular chain. / We develop a controlled study to investigate the effects of formalin fixing on the THz properties of two different tissue types. The optical properties are measured using THz reflection spectroscopy. The results present how the fixing process can affect image contrast in THz images of biological samples. / Sun, Yiwen. / Advisers: Emma MacPherson; Yuan-ting Zhang. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 73-03, Section: B, page: . / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2010. / Includes bibliographical references (leaves 120-140). / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Electronic reproduction. [Ann Arbor, MI] : ProQuest Information and Learning, [201-] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Abstract also in Chinese.

Mutações inativadoras em homozigose no gene do transdutor de sinal e ativador de transcrição 5B (STAT5B) causam insensibilidade ao hormônio de crescimento associada a disfunção imunológica grave que se manifesta na forma de infecções exacerbadas e de repetição, pneumonia intersticial linfocítica e outros eventos autoimunes. A caracterização do fenótipo destas mutações em heterozigose não foi realizada previamente. Dois pacientes descritos com mutação em homozigose na STAT5B (c.424_427del / p.L142RfsX19) são irmãos brasileiros naturais de Criciúma - Santa Catarina, sem consanguinidade conhecida na família. Houve também o relato de dois outros casos semelhantes na cidade, já falecidos, sugerindo que mutações na STAT5B pudessem ser relativamente frequentes nesta região. Os objetivos deste estudo foram investigar a frequência da mutação c.424_427del da STAT5B na população de Criciúma, avaliar a existência de efeito fundador e caracterizar o efeito da mutação c.424_427del da STAT5B em heterozigose sobre o fenótipo antropométrico e hormonal. Para investigar a frequência desta mutação em Criciúma, 1192 indivíduos da população foram genotipados. Foram identificados sete indivíduos heterozigotos, caracterizando uma frequência alélica mínima de 0,29% (intervalo de confiança 95%: 0,08 a 0,5%), significativamente mais alta que a frequência de outras variantes patogênicas da STAT5B descritas em bases de dados públicas. Utilizando-se o equilíbrio de Hardy-Weinberg, foi possível estimar a incidência de casos de homozigotos para o alelo mutado em um a cada 40 anos. No entanto, utilizando-se a maior frequência possível de acordo com o intervalo de confiança, esta incidência poderia atingir um a cada 13 anos. Além disso, foram estudados os pais dos dois casos relatados como semelhantes aos pacientes homozigotos para mutações na STAT5B e estes pais eram portadores da mutação c.424_427del da STAT5B em heterozigose. Para avaliar o efeito fundador, foram analisados dois marcadores próximos à mutação c.424_427del da STAT5B nos pacientes homozigotos para a mesma, em 33 indivíduos heterozigotos de sete famílias independentes e em 53 indivíduos controles. O mesmo haplótipo estava presente nos pacientes homozigotos para a mutação e em todos os heterozigotos, enquanto em apenas 9,4% dos controles (p < 0,001), apontando a probabilidade de que a mutação c.424_427del nas diferentes famílias tenha sido herdada de um antepassado em comum. Para avaliar o efeito da mutação c.424_427del da STAT5B em heterozigose, foram comparados em conjunto os 33 indivíduos heterozigotos e os 38 familiares não portadores em relação à altura e a alguns exames laboratoriais (gerais e hormonais). Os indivíduos heterozigotos foram significativamente mais baixos, com uma redução na altura de 0,6 desvios-padrão (p= 0,006). Também apresentaram redução significativa dos desvios-padrão de fator de crescimento insulina-símile 1 (IGF-1) e da proteína 3 de ligação a fator de crescimento insulina-símile (IGFBP-3), sem alteração em outros exames. Esses achados mostram que as mutações na STAT5B em heterozigose causam um impacto negativo significativo na altura, mais leve que o visto em pacientes com mutações em homozigose, com altura dentro da variação normal. Esse resultado favorece a hipótese de que variantes patogênicas raras em heterozigose contribuem para a variabilidade da altura normal / Homozygous inactivating mutations in signal transducer and activator of transcription 5B gene (STAT5B) cause growth hormone insensitivity associated with signs of severe immune dysfunction, such as recurrent infections, lymphoid interstitial pneumonia and other autoimmune events. The phenotypic characterization of these mutations in heterozygous state has not been accomplished previously. Two patients with a homozygous STAT5B mutation (c.424_427del / p.L142RfsX19) are Brazilian brothers born in the city of Criciúma, Santa Catarina, and there is not known consanguinity in their family. Moreover, there was a report about two similar cases in this city, already deceased, suggesting that STAT5B mutations could be relatively frequent in this region. The objectives of this study were to evaluate the frequency of STAT5B c.424_427del mutation in Criciúma, to assess the existence of the founder effect and to characterize the effect of heterozygous STAT5B c.424_427del mutation on anthropometric and hormonal phenotypes. To evaluate the frequency of this mutation in Criciúma, 1192 individuals from the population were genotyped. Seven heterozygous individuals were identified, which characterized a minimum allele frequency of 0.29% (95% confidence interval: 0.08 to 0.5%), significantly higher than the frequency of other pathogenic variants described in public databases. By using the Hardy-Weinberg law, it was possible to estimate the incidence of cases of individuals homozygous for this mutation at one every 40 years. However, by using the highest possible frequency according to the confidence interval, this incidence could reach one every 13 years. Additionally, the parents of the two reported cases who were similar to patients with homozygous STAT5B mutations were genotyped and these parents were heterozygous for STAT5B c.424_427del mutation. To assess the founder effect, two markers near the mutation were analyzed in the two boys homozygous for STAT5B c.424_427del mutation, in 33 heterozygous individuals from seven unrelated families and in 53 control individuals. The same haplotype was present in the homozygous boys and in all heterozygous individuals, while in only 9,4% control individuals (p < 0,001), pointing to the probability that STAT5B c.424_427del mutation in different families has been inherited from a common ancestor. To study the effects of heterozygous STAT5B c.424_427del mutation, 33 heterozygous individuals were compared to 38 non-carrier relatives on height and some laboratorial tests. Heterozygous individuals were significantly shorter than their noncarrier relatives, with a height reduction of 0.6 standard deviation scores (p= 0,006). Furthermore, they had a significant reduction in insulin-like growth factor 1 (IGF-1) and insulin-like growth factor binding protein 3 (IGFBP-3) standard deviation scores, without differences in the other exams. These findings show that heterozygous STAT5B mutations cause a significant negative impact on height, milder than the effect seen in patients with homozygous mutations, with height within the normal range. This result favors the hypothesis that rare pathogenic variants in heterozygous state contribute to normal height variability

Mutações inativadoras em homozigose no gene do transdutor de sinal e ativador de transcrição 5B (STAT5B) causam insensibilidade ao hormônio de crescimento associada a disfunção imunológica grave que se manifesta na forma de infecções exacerbadas e de repetição, pneumonia intersticial linfocítica e outros eventos autoimunes. A caracterização do fenótipo destas mutações em heterozigose não foi realizada previamente. Dois pacientes descritos com mutação em homozigose na STAT5B (c.424_427del / p.L142RfsX19) são irmãos brasileiros naturais de Criciúma - Santa Catarina, sem consanguinidade conhecida na família. Houve também o relato de dois outros casos semelhantes na cidade, já falecidos, sugerindo que mutações na STAT5B pudessem ser relativamente frequentes nesta região. Os objetivos deste estudo foram investigar a frequência da mutação c.424_427del da STAT5B na população de Criciúma, avaliar a existência de efeito fundador e caracterizar o efeito da mutação c.424_427del da STAT5B em heterozigose sobre o fenótipo antropométrico e hormonal. Para investigar a frequência desta mutação em Criciúma, 1192 indivíduos da população foram genotipados. Foram identificados sete indivíduos heterozigotos, caracterizando uma frequência alélica mínima de 0,29% (intervalo de confiança 95%: 0,08 a 0,5%), significativamente mais alta que a frequência de outras variantes patogênicas da STAT5B descritas em bases de dados públicas. Utilizando-se o equilíbrio de Hardy-Weinberg, foi possível estimar a incidência de casos de homozigotos para o alelo mutado em um a cada 40 anos. No entanto, utilizando-se a maior frequência possível de acordo com o intervalo de confiança, esta incidência poderia atingir um a cada 13 anos. Além disso, foram estudados os pais dos dois casos relatados como semelhantes aos pacientes homozigotos para mutações na STAT5B e estes pais eram portadores da mutação c.424_427del da STAT5B em heterozigose. Para avaliar o efeito fundador, foram analisados dois marcadores próximos à mutação c.424_427del da STAT5B nos pacientes homozigotos para a mesma, em 33 indivíduos heterozigotos de sete famílias independentes e em 53 indivíduos controles. O mesmo haplótipo estava presente nos pacientes homozigotos para a mutação e em todos os heterozigotos, enquanto em apenas 9,4% dos controles (p < 0,001), apontando a probabilidade de que a mutação c.424_427del nas diferentes famílias tenha sido herdada de um antepassado em comum. Para avaliar o efeito da mutação c.424_427del da STAT5B em heterozigose, foram comparados em conjunto os 33 indivíduos heterozigotos e os 38 familiares não portadores em relação à altura e a alguns exames laboratoriais (gerais e hormonais). Os indivíduos heterozigotos foram significativamente mais baixos, com uma redução na altura de 0,6 desvios-padrão (p= 0,006). Também apresentaram redução significativa dos desvios-padrão de fator de crescimento insulina-símile 1 (IGF-1) e da proteína 3 de ligação a fator de crescimento insulina-símile (IGFBP-3), sem alteração em outros exames. Esses achados mostram que as mutações na STAT5B em heterozigose causam um impacto negativo significativo na altura, mais leve que o visto em pacientes com mutações em homozigose, com altura dentro da variação normal. Esse resultado favorece a hipótese de que variantes patogênicas raras em heterozigose contribuem para a variabilidade da altura normal / Homozygous inactivating mutations in signal transducer and activator of transcription 5B gene (STAT5B) cause growth hormone insensitivity associated with signs of severe immune dysfunction, such as recurrent infections, lymphoid interstitial pneumonia and other autoimmune events. The phenotypic characterization of these mutations in heterozygous state has not been accomplished previously. Two patients with a homozygous STAT5B mutation (c.424_427del / p.L142RfsX19) are Brazilian brothers born in the city of Criciúma, Santa Catarina, and there is not known consanguinity in their family. Moreover, there was a report about two similar cases in this city, already deceased, suggesting that STAT5B mutations could be relatively frequent in this region. The objectives of this study were to evaluate the frequency of STAT5B c.424_427del mutation in Criciúma, to assess the existence of the founder effect and to characterize the effect of heterozygous STAT5B c.424_427del mutation on anthropometric and hormonal phenotypes. To evaluate the frequency of this mutation in Criciúma, 1192 individuals from the population were genotyped. Seven heterozygous individuals were identified, which characterized a minimum allele frequency of 0.29% (95% confidence interval: 0.08 to 0.5%), significantly higher than the frequency of other pathogenic variants described in public databases. By using the Hardy-Weinberg law, it was possible to estimate the incidence of cases of individuals homozygous for this mutation at one every 40 years. However, by using the highest possible frequency according to the confidence interval, this incidence could reach one every 13 years. Additionally, the parents of the two reported cases who were similar to patients with homozygous STAT5B mutations were genotyped and these parents were heterozygous for STAT5B c.424_427del mutation. To assess the founder effect, two markers near the mutation were analyzed in the two boys homozygous for STAT5B c.424_427del mutation, in 33 heterozygous individuals from seven unrelated families and in 53 control individuals. The same haplotype was present in the homozygous boys and in all heterozygous individuals, while in only 9,4% control individuals (p < 0,001), pointing to the probability that STAT5B c.424_427del mutation in different families has been inherited from a common ancestor. To study the effects of heterozygous STAT5B c.424_427del mutation, 33 heterozygous individuals were compared to 38 non-carrier relatives on height and some laboratorial tests. Heterozygous individuals were significantly shorter than their noncarrier relatives, with a height reduction of 0.6 standard deviation scores (p= 0,006). Furthermore, they had a significant reduction in insulin-like growth factor 1 (IGF-1) and insulin-like growth factor binding protein 3 (IGFBP-3) standard deviation scores, without differences in the other exams. These findings show that heterozygous STAT5B mutations cause a significant negative impact on height, milder than the effect seen in patients with homozygous mutations, with height within the normal range. This result favors the hypothesis that rare pathogenic variants in heterozygous state contribute to normal height variability

Nos últimos anos, o sistema do peptídeo natriurético do tipo C (CNP) e seu receptor (NPR-B) foi apontado como um importante regulador do processo de ossificação endocondral. Vários estudos em animais evidenciam o seu papel de estímulo à proliferação e diferenciação de condrócitos e secreção de matriz extracelular. Mutações bialélicas com perda de função do gene do NPR-B (NPR2) levam a uma doença denominada displasia acromesomélica do tipo Maroteaux (AMDM), uma displasia esquelética caracterizada por baixa estatura extrema. Observa-se que familiares de pacientes com AMDM carreadores de mutação no NPR2 têm estatura abaixo da média da população a qual pertencem, sugerindo um papel de mutações em heterozigose do NPR2 como causadoras de baixa estatura idiopática (BEI). Os objetivos deste estudo foram avaliar a presença de mutações no gene NPR2 em um grupo de pacientes com BEI e correlacionar os achados moleculares com o fenótipo dos pacientes e familiares. A região codificadora do gene NPR2 foi sequenciada pelo método de Sanger em 60 pacientes com diagnóstico de BEI. Foram identificadas cinco diferentes variantes alélicas missense em heterozigose no NPR2, cada uma em um único paciente. Essas variantes foram submetidas à análise funcional in vitro para avaliação da atividade da guanililciclase e microscopia confocal para localização intracelular dos receptores NPR-B. As variantes c.226T > C / p.Ser76Pro, c.788G > C / p.Arg263Pro e c.2455C > T / p.Arg819Cys segregam com o fenótipo de baixa estatura dentro das famílias e determinam um prejuízo funcional ao NPR-B. As três variantes geram proteínas que exercem efeito dominante negativo e os receptores NPR-B com as mutações p.Ser76Pro e p.Arg263Pro não se localizam na membrana celular. As variantes c.491C > G / p.Ala164Gly e c.1636A > T / p.Asn546Tyr não segregam com o fenótipo de baixa estatura nas famílias e não se evidenciou um efeito dominante negativo. O escore-Z da altura dos indivíduos carreadores das variantes funcionalmente deletérias variou de -4,5 a -1,7. Um dos pacientes e dois familiares apresentam desproporção corporal e um paciente tem metacarpos curtos. Como conclusão, mutações em heterozigose no gene NPR2 são causa de baixa estatura em 3 de 60 pacientes com diagnóstico inicial de BEI (5% da nossa casuística). Os indivíduos afetados têm graus variados de baixa estatura, sem um fenótipo característico / Over the past several years, C-type natriuretic peptide (CNP) and its receptor (NPR-B) system has emerged as an important regulator of endochondral bone growth. Animal models showed a CNP/NPR-B role in promoting chondrocyte proliferation and differentiation and matrix synthesis. Biallelic loss-of-function mutations in NPR-B gene (NPR2) cause acromesomelic dysplasia type Maroteux (AMDM), a skeletal dysplasia with extreme short stature. Relatives of patients with AMDM, heterozygous for NPR2 mutations, were noted to be shorter than expected for their population of origin, suggesting that heterozygous mutations in NPR2 could be a cause of idiopathic short stature (ISS). The objective of this study was to investigate the presence of NPR2 mutations in a group of patients with ISS and to correlate molecular findings with phenotype. The NPR2 coding region was sequenced by Sanger\'s method in 60 patients with ISS. Five different heterozygous missense variants in NPR2 were identified in five patients. The functional consequences of those variants were established using in vitro cell-based assay to determine guanylate cyclase activity and confocal microscopy to determine intracellular localization of NPR-B. The variants c.226T > C / p.Ser76Pro, c.788G > C / p.Arg263Pro and c.2455C > T / p.Arg819Cys segregated with short stature phenotype and were functionally deleterious. NPR-B receptors with these three variants have a dominantnegative effect and p.Ser76Pro and p.Arg263Pro NPR-B were not localized in the cell membrane. Cosegregation analysis of the variants c.491C > G / p.Ala164Gly and c.1636A > T / p.Asn546Tyr was inconclusive and they did not have a dominant negative effect. Carriers of functionally deleterious variants have a height SD score that ranged from -4.5 to -1.7. One of these patients and two relatives have disproportionate short stature and one has shortened metacarpal. In conclusion, heterozygous mutations in NPR2 gene are cause of short stature in 3 of 60 patients initially classified as ISS (5% of our cohort). Affected individuals have variable degrees of short stature without a distinct phenotype

Nos últimos anos, o sistema do peptídeo natriurético do tipo C (CNP) e seu receptor (NPR-B) foi apontado como um importante regulador do processo de ossificação endocondral. Vários estudos em animais evidenciam o seu papel de estímulo à proliferação e diferenciação de condrócitos e secreção de matriz extracelular. Mutações bialélicas com perda de função do gene do NPR-B (NPR2) levam a uma doença denominada displasia acromesomélica do tipo Maroteaux (AMDM), uma displasia esquelética caracterizada por baixa estatura extrema. Observa-se que familiares de pacientes com AMDM carreadores de mutação no NPR2 têm estatura abaixo da média da população a qual pertencem, sugerindo um papel de mutações em heterozigose do NPR2 como causadoras de baixa estatura idiopática (BEI). Os objetivos deste estudo foram avaliar a presença de mutações no gene NPR2 em um grupo de pacientes com BEI e correlacionar os achados moleculares com o fenótipo dos pacientes e familiares. A região codificadora do gene NPR2 foi sequenciada pelo método de Sanger em 60 pacientes com diagnóstico de BEI. Foram identificadas cinco diferentes variantes alélicas missense em heterozigose no NPR2, cada uma em um único paciente. Essas variantes foram submetidas à análise funcional in vitro para avaliação da atividade da guanililciclase e microscopia confocal para localização intracelular dos receptores NPR-B. As variantes c.226T > C / p.Ser76Pro, c.788G > C / p.Arg263Pro e c.2455C > T / p.Arg819Cys segregam com o fenótipo de baixa estatura dentro das famílias e determinam um prejuízo funcional ao NPR-B. As três variantes geram proteínas que exercem efeito dominante negativo e os receptores NPR-B com as mutações p.Ser76Pro e p.Arg263Pro não se localizam na membrana celular. As variantes c.491C > G / p.Ala164Gly e c.1636A > T / p.Asn546Tyr não segregam com o fenótipo de baixa estatura nas famílias e não se evidenciou um efeito dominante negativo. O escore-Z da altura dos indivíduos carreadores das variantes funcionalmente deletérias variou de -4,5 a -1,7. Um dos pacientes e dois familiares apresentam desproporção corporal e um paciente tem metacarpos curtos. Como conclusão, mutações em heterozigose no gene NPR2 são causa de baixa estatura em 3 de 60 pacientes com diagnóstico inicial de BEI (5% da nossa casuística). Os indivíduos afetados têm graus variados de baixa estatura, sem um fenótipo característico / Over the past several years, C-type natriuretic peptide (CNP) and its receptor (NPR-B) system has emerged as an important regulator of endochondral bone growth. Animal models showed a CNP/NPR-B role in promoting chondrocyte proliferation and differentiation and matrix synthesis. Biallelic loss-of-function mutations in NPR-B gene (NPR2) cause acromesomelic dysplasia type Maroteux (AMDM), a skeletal dysplasia with extreme short stature. Relatives of patients with AMDM, heterozygous for NPR2 mutations, were noted to be shorter than expected for their population of origin, suggesting that heterozygous mutations in NPR2 could be a cause of idiopathic short stature (ISS). The objective of this study was to investigate the presence of NPR2 mutations in a group of patients with ISS and to correlate molecular findings with phenotype. The NPR2 coding region was sequenced by Sanger\'s method in 60 patients with ISS. Five different heterozygous missense variants in NPR2 were identified in five patients. The functional consequences of those variants were established using in vitro cell-based assay to determine guanylate cyclase activity and confocal microscopy to determine intracellular localization of NPR-B. The variants c.226T > C / p.Ser76Pro, c.788G > C / p.Arg263Pro and c.2455C > T / p.Arg819Cys segregated with short stature phenotype and were functionally deleterious. NPR-B receptors with these three variants have a dominantnegative effect and p.Ser76Pro and p.Arg263Pro NPR-B were not localized in the cell membrane. Cosegregation analysis of the variants c.491C > G / p.Ala164Gly and c.1636A > T / p.Asn546Tyr was inconclusive and they did not have a dominant negative effect. Carriers of functionally deleterious variants have a height SD score that ranged from -4.5 to -1.7. One of these patients and two relatives have disproportionate short stature and one has shortened metacarpal. In conclusion, heterozygous mutations in NPR2 gene are cause of short stature in 3 of 60 patients initially classified as ISS (5% of our cohort). Affected individuals have variable degrees of short stature without a distinct phenotype