Thesis (M. Phil.)--University of Hong Kong, 2006. / Title proper from title frame. Also available in printed format.

Thesis (M.A.P.S.)--Catholic Theological Union at Chicago, 2001. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [66]-67).

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2007. / Vita. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph.D. (Biochemistry, Microbiology & Biotechnology)) - Rhodes University, 2007.

Thesis (D. Min.)--Midwestern Baptist Theological Seminary, 2006. / Abstract. Includes bibliographical references (leaves 145-148).

Thesis (M.A.B.S.)--International School of Theology, 1988. / Includes bibliographical references (leaves 37-40).

Thesis (D. Min.)--Trinity Evangelical Divinity School, 1993. / Abstract. Includes bibliographical references (leaves 390-394).

Τα έντομα και άλλοι ποικιλόθερμοι οργανισμοί έχουν αναπτύξει διάφορους μοριακούς μηχανισμούς για την προστασία τους από ακραίες θερμοκρασίες και άλλες στρεσογόνες καταστάσεις που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Ένας από τους σημαντικότερους μηχανισμούς είναι η παραγωγή των θερμοεπαγόμενων πρωτεϊνών οι οποίες, ως μοριακοί συνοδοί, προστατεύουν τα κύτταρα από τη μετουσίωση και συσσωμάτωση των πρωτεϊνών τους. Πολλές από τις θερμοεπαγόμενες πρωτεΐνες συνθέτονται και σε φυσιολογικές συνθήκες και παίζουν σημαντικούς ρόλους στην ορθή αναδίπλωση, μεταφορά και αποικοδόμηση των πρωτεϊνών του κυττάρου. Το εργαστήριο μας ενδιαφέρεται για το ρόλο των θερμοεπαγόμενων πρωτεϊνών και τη ρύθμιση των γονιδίων τους στη Μεσογειακή μύγα. Τέσσερα θερμοεπαγόμενα γονίδια, hsp90, hsp70, hsp27 και hsp26, έχουν κλωνοποιηθεί και χαρακτηριστεί στο εργαστήριό μας. Στόχοι αυτής της μεταπτυχιακής εργασίας είναι α) η λειτουργική ανάλυση της 5’ ανοδικής περιοχής του γονιδίου hsp90 της Μεσογειακής μύγας και β) η έκφραση του γονιδίου σε συνθήκες ψυχρού στρες. Για να μελετήσουμε την ρύθμιση του γονιδίου hsp90, δημιουργήσαμε διαγονιδιακά στελέχη που έφεραν το γονίδιο της λουσιφεράσης (ως γονίδιο αναφοράς) υπό τον έλεγχο διαφορετικών 5’ περιοχών του γονιδίου hsp90. Η ανάλυση των στελεχών αυτών έδειξε ότι η ευρύτερη περιοχή του υποκινητή που εκτίνεται έως και το -3536 περιλαμβάνει όλα τα απαραίτητα στοιχεία για τη θερμοεπαγόμενη έκφραση του γονιδίου. Για να μελετήσουμε εάν η χαμηλή θερμοκρασία (0 oC) έχει κάποια επίδραση στη βιωσιμότητα του εντόμου και στην έκφραση του hsp90, ομάδες αρσενικών ενήλικων εντόμων επωάστηκαν για διαφόρους χρόνους στους 0 oC και ακολούθως μελετήθηκε η επιβίωσή τους και η έκφραση του θερμοεπαγόμενου γονιδίου με RT-PCR και qRT-PCR. Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι οι χαμηλές θερμοκρασίες αυξάνουν την έκφραση του hsp90 σχεδόν στα ίδια επίπεδα με εκείνα του θερμικού στρες. Επίσης η βιωσιμότητα των εντόμων βρέθηκε πολύ υψηλή στους 0 oC. / Insects and other poikilotherms have multiple molecular mechanisms for their protection from extreme environmental and other stressful conditions which happens during their life. One of these mechanisms is the production of heat shock proteins. These proteins, being molecular chaperones, protect the cells from protein denaturation and aggregation. Some of these proteins are produced under normal conditions, and they play important role in proper protein folding, transport and degradation. We are interested in the role of heat shock proteins and the regulation of their genes in Mediterranean fruit fly (medfly). Four heat shock genes have been cloned and characterized in our laboratory. These are hsp90, hsp70, hsp27 and hsp26. The aim of this master thesis is: a) to study the normal and heat-induced regulation of the medfly’s hsp90 gene and b) to study the expression of this gene under cold shock conditions. For the first aim we created transgenic flies which they had the lusiferase gene (as a reference gene) under the control of different 5’ upstream regions of hsp90 gene. The analysis of these transgenic strains showed that the region between the first transcription base pair and -3536 base pair is crucial for the expression of the gene under normal and heat shock conditions. In order to examine whether the low temperature (0 oC) has any effect in the medfly’s viability and the expression of hsp90 gene, male groups were exposed at different intervals at 0 oC and then it was examined the viability and the expression of the gene. Our results suggest that the low temperature increases the expression of hsp90 nearly to the same levels of the thermal stress and this temperature does not affect the viability of the insect.

Supersonic flows over both simple and complex geometries involve features over a wide spectrum of spatial and temporal scales, whose resolution in a numerical solution is of significant importance for accurate predictions in engineering applications. While CFD has been greatly developed in the last 30 years, the desire and necessity to perform more complex, high fidelity simulations still remains. The present thesis has introduced two major innovations regarding the fidelity of numerical solutions of the compressible \ns equations. The first one is the development of new a priori mesh quality measures for the Finite Volume (FV) method on mixed-type (quadrilateral/triangular) element meshes. Elementary types of mesh distortion were identified expressing grid distortion in terms of stretching, skewness, shearing and non-alignment of the mesh. Through a rigorous truncation error analysis, novel grid quality measures were derived by emphasizing on the direct relation between mesh distortion and the quality indicators. They were applied over several meshes and their ability was observed to identify faithfully irregularly-shaped small or large distortions in any direction. It was concluded that accuracy degradation occurs even for small mesh distortions and especially at mixed-type element mesh interfaces the formal order of the FV method is degraded no matter of the mesh geometry and local mesh size. Therefore, in the present work, the high-order Discontinuous Galerkin (DG) discretization of the compressible flow equations was adopted as a means of achieving and attaining high resolution of flow features on irregular mixed-type meshes for flows with strong moving shocks. During the course of the thesis a code was developed and named HoAc (standing for High Order Accuracy), which can perform via the domain decomposition method parallel $p$-adaptive computations for flows with strong shocks on mixed-type element meshes over arbitrary geometries at a predefined arbitrary order of accuracy. In HoAc in contrast to other DG developments, all the numerical operations are performed in the computational space, for all element types. This choice constitutes the key element for the ability to perform $p$-adaptive computations along with modal hierarchical basis for the solution expansion. The time marching of the DG discretized Navier-Stokes system is performed with the aid of explicit Runge-Kutta methods or with a matrix-free implicit approach. The second innovation of the present thesis, which is also based on the choice of implementing the DG method on the regular computational space, is the development of a new $p$-adaptive limiting procedure for shock capturing of the implemented DG discretization. The new limiting approach along with positivity preserving limiters is suitable for computations of high speed flows with strong shocks around complex geometries. The unified approach for $p$-adaptive limiting on mixed-type meshes is achieved by applying the limiters on the transformed canonical elements, and it is fully automated without the need of ad hoc specification of parameters as it has been done with standard limiting approaches and in the artificial dissipation method for shock capturing. Verification and validation studies have been performed, which prove the correctness of the implemented discretization method in cases where the linear elements are adequate for the tessellation of the computational domain both for subsonic and supersonic flows. At present HoAc can handle only linear elements since most grid generators do not provide meshes with curved elements. Furthermore, p-adaptive computations with the implemented DG method were performed for a number of standard test cases for shock capturing schemes to illustrate the outstanding performance of the proposed $p$-adaptive limiting approach. The obtained results are in excellent agreement with analytical solutions and with experimental data, proving the excellent efficiency of the developed shock capturing method for the DG discretization of the equations of gas dynamics. / -

Η απόκριση των κυττάρων στο στρες συνδέεται με την επαγωγή μιας ομάδας πρωτεϊνών που ονομάζονται θερμοεπαγόμενες πρωτεΐνες (Hsps). Οι πρωτεΐνες αυτές ανήκουν στην κατηγορία των κυτταρικών συνοδών μορίων (chaperons) και προστατεύουν τα κύτταρα από τη μετουσίωση και συσσωμάτωση των πρωτεϊνών τους. Οι περισσότερες Hsps συντίθενται και σε φυσιολογικές συνθήκες και παίζουν σημαντικούς ρόλους στην ορθή αναδίπλωση, μεταφορά και αποικοδόμηση των πρωτεϊνών του κυττάρου. Οι Hsps κατηγοριοποιούνται σε διακριτές οικογένειες σύμφωνα με τα μοριακά τους βάρη. Από τις οικογένειες αυτές η οικογένεια των μικρών Hsps (sHsps), με μοριακά βάρη12-43 kDa, χαρακτηρίζονται από την παρουσία μιας πολύ συντηρημένης επικράτειας της α-κρυσταλλίνης στο καρβoξυτελικό τους άκρο. Μία από τις πιο καλά μελετημένες sHsps είναι η Hsp27. Η Hsp27, εκτός από το κύριο ρόλο της ως μοριακού συνοδού, εμπλέκεται και σε άλλες κυτταρικές λειτουργίες όπως η διαφοροποίηση, η απόπτωση, ο σχηματισμός του κυτταροσκελετού και η ρύθμιση της οξειδωτικής ισορροπίας των κυττάρων. Από τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας φάνηκε ότι το γονίδιο Cchsp27 εκφράζεται κάτω από φυσιολογικές συνθήκες κατά την ανάπτυξη της μεσογειακής μύγας και ότι η έκφραση του ρυθμίζεται στα διάφορα αναπτυξιακά στάδια του εντόμου. Πειράματα στον εγκέφαλο, στις ωοθήκες και στους όρχεις ενηλίκων ατόμων έδειξαν ότι στον εγκέφαλο των αρσενικών ατόμων το Cchsp27 mRNA παρουσιάζει σημαντικά υψηλότερα επίπεδα έκφρασης συγκριτικά με τον εγκέφαλο των θηλυκών ατόμων. Ακόμη παρατηρήθηκαν υψηλότερα επίπεδα έκφρασης του Cchsp27 mRNA στους όρχεις από ότι στις ωοθήκες. Τα αποτελέσματα από την έκφραση του γονιδίου στους σιελογόνους αδένες προνυμφών έδειξαν υψηλά επίπεδα έκφρασης στους σιελογόνους αδένες 24 ώρες πριν την εκτίναξη των προνυμφών, ενώ σταδιακά η έκφραση μειώνεται μέχρι το στάδιο της εκτινασσόμενης προνύμφης. Η έκφραση του Cchsp27 mRNA αυξάνεται στο στάδιο του λευκού προβομβυκίου ενώ στη συνέχεια σταδιακά μειώνεται. Ύστερα από την καλλιέργεια σιελογόνων αδένων παρουσία εκδυσόνης φάνηκε ότι συμβαίνει καταστολή της έκφρασης γονιδίου σε υψηλές συγκέντρωσης της ορμόνης, ενώ παρατηρείται επαγωγή σε συγκέντρωση 10-6 M. Σε ότι αφορά στην καλλιέργεια ωοθηκών και όρχεων παρουσία εκδυσόνης, παρατηρήθηκε μέγιστη επαγωγή του Cchsp27 γονιδίου στις ωοθήκες στα νεοεκκολαπτόμενα θηλυκά, ενώ μέγιστη επαγωγή στους όρχεις παρατηρήθηκε στα αρσενικά άτομα δύο ημερών. Ακολούθως, δημιουργήθηκε ένα διαγονιδιακό στέλεχος που φέρει το υβριδικό γονίδιο hsp27-GFP υπό τον έλεγχο της ευρύτερης 5΄ περιοχής του hsp27 γονιδίου, με σκοπό την μελλοντική μελέτη της κυτταρικής και ενδοκυτταρικής κατανομής της πρωτεΐνης Hsp27 κατά την ανάπτυξη της μεσογειακής μύγας. Τέλος, μελετήθηκε η έκφραση των γονιδίων Cchsp27 και Cchsp23 σε συνθήκες ψυχρού στρες. Και τα δύο γονίδια έδειξαν σημαντική έκφραση αυξανόμενου χρόνου επώασης στους 0 οC, με το Cchsp27 να παρουσιάζει υψηλότερα επίπεδα έκφρασης σε σχέση με το Cchsp23. / The stress response in cells is connected with the induction of heat shock proteins (Hsps). The Hsps are part of the molecular chaperons system and their role is to protect the cells from the protein denaturation and aggregation. Most Hsps are produced under non-stress conditions and they play a significant role in the correct folding, transmission and degradation of the cell’s proteins. Hsps are being divided into families according to their molecular mass. One of these families is the small heat shock proteins (sHsps) with molecular mass 12-43 kDa. This family is being characterized with a highly conservative domain called α-crystallin, which is located in the C-terminal domain. One of the most well studied sHsp is Hsp27. Hsp27 has an important role as molecular chaperone but also it is implicated in other events such differentiation, apoptosis, cytoskeleton’s formation and the regulation of the oxidized balance of the cell. The results that had arisen from this project, have shown that the Cchsp27 gene is expressed under non-stress conditions during the medfly’s development and that its expression is being regulated during the insect’s developmental stages. Experiments that were performed in brain, ovaries and testes which were removed from individual adults, have shown that the Cchsp27 gene is expressed highly in the male brain and in testes, comparing with female brain and ovaries respectively. Experiments that were performed in larvae salivary glands have shown significant expression levels of the Cchsp27 gene, 24 hours before jumping stage. The expression levels of the Cchsp27 gene are being reduced until the jumping stage and then they increased in the white pupa stage. The expression levels of the Cchsp27 gene are being reduced for the next three stages. The salivary glands were incubated with the hormone ecdysone and the results from these cultures have shown that in high ecdysone concentrations there is a repression in the gene’s expression whereas in concentration of 10-6 M there has been an induction. Ovaries and testes were incubated also with ecdysone and the results indicate that the maximum Cchsp27 gene induction happens in ovaries that have been removed from newborn females, and in testes that have been removed from males of the age of two days. Also, part of this project was the construction of a transgenic strain that it carries the hybrid gene hsp27-GFP under the regulation of the 5΄upstream region of the hsp27 gene. This strain will be used in the future for the study of the cellular distribution of the Hsp27 protein during the medfly’s development. For the last part of this project we study the expression levels of Cchsp27 and Cchsp23 genes under cold shock conditions. Both genes are expressed and their expression levels are being raised as the time of incubation increases in 0 οC. The expression levels of Cchsp27 gene were higher in comparison with the expression levels of Cchsp23 gene.