Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1997. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [356]-388).

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Glycogen, a branched polymer of glucose, acts as an intracellular carbon and energy reserve in many tissues and cell types. The breakdown of glycogen by hormonally regulated degradation involving the coordinated action of glycogen phosphorylase and debranching enzyme has been well studied. However, the importance of lysosomal disposal of glycogen has been underscored by a glycogen storage disorder, Pompe disease. This disease destroys tissues by over-accumulating glycogen in lysosomes due to a genetic defect in the lysosomal acid α-glucosidase. Details of the intracellular trafficking of glycogen are not well understood. Starch-binding domain-containing protein 1 (Stbd1) is a protein of previously unknown function with predicted hydrophobic N-terminus and C-terminal CBM20 carbohydrate binding domain. The protein is highly expressed in the liver and muscle, the major repositories of glycogen. Stbd1 binds to glycogen in vitro and in vivo with a preference for less branched and more phosphorylated polysaccharides. In animal models, the protein level of Stbd1 correlates with the genetic depletion of glycogen. Endogenous Stbd1 is found in perinuclear compartments in cultured mouse and rat cells. When over-expressed in cells, Stbd1 accumulates and coincides with glycogen and GABARAPL1, the autophagy protein. They form enlarged perinuclear structures which are abolished by removing the hydrophobic N-terminus of Stbd1. Stbd1, with point mutations in the CBM20 domain, retains the perinuclear localization but without concentration of glycogen in this compartment. In cells that are stably over-expressing glycogen synthase, glycogen exists as large perinuclear deposits, where Stbd1 can also be present. Removing glucose from the culture leads to a breakdown of the massive glycogen accumulation into numerous smaller and scattered deposits which are still positive for Stbd1. Furthermore, the autophagy protein GABARAPL1 co-immunoprecipates and co-localizes with Stbd1 when co-expressed in cells. Point mutation or deletion of the autophagy protein interacting region on Stbd1 eliminates the interaction and co-localization with GABARAPL1 but not the characteristic perinuclear distribution of Stbd1. We propose that Stbd1 is involved in glycogen metabolism. In particular, it participates in the vesicular transfer of glycogen to the lysosome with the recruitment of autophagy related proteins GABARAPL1 and/or GABARAP, as these vesicles mature prior to lysosomal fusion.

[EN] Crystalline silicon solar cell performance and durability is highly influenced by substrate structure and composition. In this sense, the presence of impurities and lattice imperfections degrades the electrical behavior of the substrates limiting the power conversion efficiency potential of photovoltaic devices. The influence of material electrical behavior on device performance, is further increased in next generation silicon solar cells demanding high quality substrates to reach high efficiency. A industrial-like Czochralski (Cz) p-type, ingot was grown and sawed in wafers with resistivity ranging from 0.7 Ohm.cm to 2.1 Ohm.cm and thicknesses of 200 µm. The characterization of the radial and longitudinal distribution of resistivity as well as carbon, oxygen and iron content lead to a broad characterization ot the impurity distribution at the ingot level. The low carbon content ([C]<5E15 cm-3) contrasts with remarkable high interstitial oxygen (Oi). On the other hand, while effective carrier lifetime is not significativelly affected by the high Oi content, low Fei concentrations in the ingot tail ([Fei]>1E11 cm-3) and surface ([Fei]>1E12 cm-3) led to significant lifetime degradation. In addition, lifetime mapping of the tail of the ingot showed high density of crystal dislocations. The influence of the boron and phosphorus diffusion on the electrical performance of silicon substrates was studied. Phosphorus diffusion from a POCl3 source showed a beneficial effect on lifetime that was associated with the reduction of Fei content (external gettering effect). On the other hand, boron diffusion from a BCl3 source revealed a detrimental effect that could be related to a substantial increase of [Fei] in the range of one order of magnitude. A process sequence including consecutive boron and phosphorus diffusions showed a substantial degradation of lifetime at the ingot top that could be explained by Oi precipitation rings. The influence of the crystal defects, found at the ingot tail, on lifetime degradation after the diffusion processes was also confirmed. Al-BSF cells were manufactured from a batch of wafers extracted along the ingot with efficiencies ranging between 17.8% and 18.2% and showing low dependence of solar cell performance on the solidified fraction of the ingot. Internal Quantum Efficiency (IQE) and minority carrier diffusion length (Ld) mappings further confirmed the external gettering effect developed by the phosphorus diffusion. In a further stage, Passivated Emiteer Rear Totally-diffused (PERT) cells were manufactured with efficiencies in the range of 18.8% and 19.6%. As opposed to Al-BSF cells, electrical parameters of PERT cells were influenced by solidified fraction with a reduction of cell performance near the top and tail of the ingot. In a later stage, an additional batch of solar cells of three different architectures, including Al-BSF, PERT and Passivated Emitter Rear Contact (PERC), was successfully manufactured from the same region of a Cz boron-doped ingot. Real time monitoring of the Voc enabled the study of the influence of the cell architecture on the Light Induced Degradation (LID) and Regeneration (LIR) kinetics and amplitudes. Strong correlation between the cell architectures and the degradation amplitude were observed with higher efficiency losses for PERC cells mainly due to a higher sensibility to bulk carrier lifetime degradation. In addition, the potential of LIR processes to permanently suppress the LID effects on the studied solar cell architectures was confirmed. Main causes driving the influence of the architecture in LID amplitude and LIR kinetics were further investigated. / [ES] Las características de los substratos sobre los que son fabricadas las células fotovoltaicas cristalinas constituyen un elemento fundamental en su comportamiento y durabilidad. En este sentido, la presencia de impurezas e imperfecciones en la red cristalina reduce el comportamiento eléctrico de los substratos limitando el potencial de generación eléctrica de las células. Esta limitación se acrecienta en las células de nueva generación, en las que su potencial para aumentar la eficiencia de conversión fotovoltaica solo puede hacerse efectivo al utilizar substratos con altas prestaciones eléctricas. En la presente investigación se ha procedido a la cristalización mediante la técnica Czochralski (Cz) de un lingote monocristalino, tipo p con resistividad en el rango de 0.7-2.1 Ohm.cm y tamaño industrial. Su posterior corte en obleas de 200 µm de espesor nominal ha permitido disponer de obleas distribuidas a lo largo del lingote en una fracción solidificada entre el 2.0% y el 99.4%. La caracterización del lingote ha incluido la medida de la resistividad así como la reconstrucción longitudinal y radial de su concentración en carbono, oxígeno y hierro. El reducido contenido en carbono obtenido ([C]<5E15 cm-3) contrasta con una elevada concentración en oxígeno intersticial (Oi) sin efectos apreciables en las propiedades eléctricas del lingote. Contrariamente, la reducción del tiempo de vida efectivo en la periferia y cola del lingote, es atribuido al aumento de la concentración en hierro intersticial [Fei] en dichas regiones. El estudio de la influencia de las difusiones en la evolución de las propiedades eléctricas del material incluyó difusiones de boro y fósforo mediante BCl3 y POCl3. El estudio ha constatado el efecto benéfico de la difusión de fósforo en la periferia del lingote asociado a la reducción del contenido en Fei. Por el contrario, se ha constatado el efecto perjudicial de la difusión de boro explicado en buena medida por un aumento superior a un orden de magnitud en [Fei]. La aplicación sucesiva de difusiones de boro y fósforo ha revelado una degradación apreciable en la cabeza del lingote tras la aparición de patrones circulares en la medida del tiempo de vida característicos de la precipitación de Oi. Se ha podido constatar la influencia de la elevada densidad de dislocaciones, observada en la cola del lingote, en la respuesta del substrato ante las difusiones. La fabricación de células de tecnología Al-BSF, con eficiencias comprendidas entre 17.8% y 18.2%, ha evidenciado una reducida influencia de las variaciones de las propiedades eléctricas del substrato en el comportamiento de las células finales. A su vez, la cartografía de la eficiencia quántica interna (IQE) y de la longitud de difusión (Ld) ha confirmado el efecto benéfico de la difusión de boro en la periferia y cola del lingote. La fabricación de células Passivated Emiteer Rear Totally-difused (PERT), ha permitido la obtención de dispositivos con eficiencias entre 18.8% y 19.6%. Las eficiencias muestran valores máximos en el centro del lingote y una reducción apreciable en la cabeza y cola.En una última etapa, se ha procedido a la fabricación de arquitecturas de células fotovoltaicas Al-BSF, PERT y Passivated Emitter Rear Contact (PERC), con el objetivo de estudiar los procesos de degradación y regeneración asociados a la formación de pares boro-oxígeno (B-O). El estudio de la evolución de Voc con el tiempo ha constatado una dependencia de la amplitud de degradación y cinética de regeneración con la arquitectura de célula. En este sentido se ha observado una degradación significativamente superior en las células PERC principalmente atribuible a una mayor sensibilidad a degradaciones de la calidad del substrato. A su vez se ha confirmado el potencial de los procesos de regeneración inducidos por la luz para suprimir de manera permanente los efectos de la degradación inducida por la for / [CA] Les característiques dels substrats sobre els quals són fabricades les cèl·lules fotovoltaiques cristal·lines constitueixen un element fonamental en el seu comportament i durabilitat. En aquest sentit, la presència d'impureses i imperfeccions en la xarxa cristal·lina redueix el comportament elèctric dels substrats limitant el potencial de generació elèctrica de les cèl·lules. Aquesta limitació es veu augmentada en les cèl·lules de nova generació, en què el seu potencial per augmentar l'eficiència de conversió fotovoltaica només pot fer-se efectiu mitjançant la utilització de substrats amb altes prestacions elèctriques. En la present investigació s'ha procedit a la cristal·lització mitjançant la tècnica Czochralski (Cz) d'un lingot monocristal·lí, tipus p amb resistivitat en l'interval de 0.7-2.1 Ohm.cm i mida industrial. El seu posterior tall en oblees de 200 micres de gruix nominal ha permès disposar d'oblees distribuïdes al llarg del lingot en una fracció solidificada entre el 2.0% i el 99.4%. La caracterització exhaustiva del lingot ha inclòs la mesura de la resistivitat així com la reconstrucció longitudinal i radial de la concentració en carboni, oxigen i ferro. El reduït contingut en carboni obtingut ([C]<5E15 cm-3) contrasta amb una elevada concentració d'oxigen intersticial (Oi) sense efectes apreciables en les propietats elèctriques del lingot. Contràriament, la reducció del temps de vida efectiu dels portadors de càrrega a la perifèria i cua del lingot, és atribuïda a l'augment de la concentració en ferro intersticial [Fei] en aquestes regions. L'estudi de la influència de les difusions en l'evolució de les propietats elèctriques del material va incloure difusions de bor i fòsfor mitjançant BCl3 i POCl3. L'estudi ha constatat l'efecte benèfic de la difusió de fòsfor en la perifèria del lingot associat a la reducció del contingut en Fei. Per contra, s'ha constatat l'efecte perjudicial de la difusió de bor explicat en bona mesura per un augment superior a un ordre de magnitud en [Fei]. L'aplicació successiva de difusions de bor i fòsfor ha revelat una degradació apreciable en el cap del lingot després de l'aparició de patrons circulars en la mesura del temps de vida efectiu característics de la precipitació d'Oi. Igualment s'ha pogut constatar la influència d'una elevada densitat de dislocacions, observada a la cua del lingot, en la resposta del substrat davant les difusions. La fabricació de cèl·lules de tecnologia A-BSF, amb eficiències compreses entre 17.8% i 18.2%, va permetre evidenciar una reduïda influència de les variacions de les propietats elèctriques del substrat en el comportament de les cèl·lules finals. Al mateix temps, la cartografia de l'eficiència quàntica interna (IQE) i de la longitud de difusió (Ld) ha confirmat l'efecte benèfic de la difusió de bor en la perifèria i cua del lingot. La fabricació de cèl·lules Passivated Emiteer Rear Totally-difused (PERT), ha permès l'obtenció de dispositius amb eficiències entre 18.8% i 19.6%. Les eficiències mostren valors màxims al centre del lingot i una reducció apreciable en el cap i cua. En una última etapa, s'ha procedit a la fabricació d'arquitectures de cèl·lules fotovoltaiques Al-BSF, PERT i Passivated Emitter Rear Contact(PERC), amb l'objectiu d'estudiar els processos de degradació i regeneració associats a la formació de parells bor-oxigen (B-O). L'estudi de l'evolució de Voc amb el temps s'ha constatat una dependència de l'amplitud de degradació i cinètica de regeneració amb l'arquitectura de cèl·lula. En aquest sentit es va observar una degradació significativament superior en les cèl·lules PERC principalment atribuïble a una major sensibilitat a degradacions de la qualitat del substrat. Al mateix temps es va confirmar el potencial dels processos de regeneració induïts per la llum, per suprimir de manera permanent els efectes de la degradaci / Cascant López, M. (2016). INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS SUBSTRATOS DE SILICIO MONOCRISTALINO EN EL COMPORTAMIENTO ELÉCTRICO DE LAS CÉLULAS FOTOVOLTAICAS CRISTALINAS DE ALTA EFICIENCIA [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62356

Not available / text

L'autophagie maintient l'homéostasie cellulaire en dégradant les composants cellulaires. Chez l'humain, les protéines LC3 jouent un rôle central dans l'autophagie en interagissant avec d'autres facteurs contenant des régions d'interaction LC3 (LIR). Cette thèse porte sur le rôle de différents facteurs contenant des LIR, tels que le facteur nucléaire DOR et la protéine NSs du virus de la fièvre de la vallée du Rift (VFVR). Les protéines LC3 sont principalement présentes dans le noyau des cellules au repos normales, et leur passage au cytosol en réponse au stress nécessite une interaction avec DOR. Récemment, il a été démontré que cette interaction entre DOR et LC3B dépend de la désacétylation de deux résidus lysine conservés (K49/K51 de LC3A et K46/K48 de GABARAP). Cependant, les détails mécanistiques du rôle des résidus lysine individuels dans le transfert d'autres protéines LC3 demeurent inconnus. De plus, la caractérisation de l'interaction NSs-LC3 ainsi que son impact sur l'autophagie lors de l'infection par le RVFV demeurent évasives. Par conséquent, l'objectif de ces études est d'investiguer les différences structurelles et fonctionnelles des protéines humaines LC3 à différents stades de l'autophagie via leur interaction avec DOR et NSs. Nos études biophysiques et structurales ont permis d’identifier des éléments clés déterminant la spécificité de la région d'interaction LC3 de DOR (DORLIR) pour GABARAP. Nos études structurales ont défini une conformation en feuillet  chez DORLIR lorsqu'elle est en complexe avec GABARAP, ce qui joue un rôle important dans l'établissement de cette spécificité. Les études structurales ont également montré que l'acétylation de la deuxième Lys de GABARAP ou LC3A perturbe des interactions clés du W35 de DORLIR, ce qui conduit à une diminution de l'affinité qui est cohérente avec nos résultats ITC. Ces résultats ont été confirmés grâce à des expériences cellulaires en utilisant des substitutions K-en-Q pour imiter l'acétylation des Lys. En cellules, les substitutions K-en-Q à la deuxième Lys ont entravé le transfert cytoplasmique de GABARAP et de LC3A, ainsi que leur colocalisation avec DOR, tandis que les substitutions K-en-Q à la première Lys se comportent comme des protéines de type sauvage. Dans l'ensemble, la désacétylation de la deuxième Lys conservée est cruciale pour le transfert cytoplasmique de GABARAP et LC3A lors de l'autophagie, ce qui diffère de ce qui a été observé auparavant avec LC3B, où la désacétylation des deux Lys était nécessaire. Cette étude fournit également des informations sur les interactions entre la protéine NSs du VFVR et les protéines LC3, ainsi que l'impact de NSs sur l'autophagie lors de l'infection par le VFVR. Nous avons identifié quatre motifs potentiels d'interaction LC3 (NSs1-4) dans la protéine NSs, et des études d’ITC ont démontré que NSs4 interagit avec une affinité sous micromolaire-micromolaire avec les protéines LC3 humaines. De plus, nous avons confirmé que les protéines LC3 interagissent avec NSs dans les cellules, et que chez les cellules infectées par le RVFV, LC3A colocalise avec NSs. Dans l'ensemble, les résultats indiquent que la protéine NSs joue un rôle clé dans la modification de l'autophagie lors des infections par le VFVR. / Autophagy maintains cellular homeostasis through catabolism of cellular components including organelles, proteins, and pathogens. In humans, the six LC3 (Microtubule-associated protein 1 light chain 3) protein (LC3A, LC3B, LC3C, GABARAP, GABARAPL1 and GABARAPL2) play a pivotal role in autophagy through interactions with other factors that contain LC3-interacting regions (LIRs). This study focuses on the role of different factors that contain LIRs such as the nuclear factor DOR and the NSs protein from the RVFV. LC3 proteins are predominantly present in the nucleus of normal resting cells and their shuttling to the cytosol in response to stress requires interaction with DOR. Recently, this interaction between DOR and LC3B was shown to depend on the deacetylation of two conserved Lys residues (K49/K51in LC3 subfamily proteins and K46/K48 in GABARAP subfamily proteins). However, the mechanistic details of the role of the individual Lys residues in the shuttling other LC3 proteins is unknown. In addition, the characterization of NSs-LC3 interaction as well as its impact on RVFV (Rift Valley fever virus) infection on autophagy remains elusive. Therefore, the goal of these studies is to investigate the structural and the functional differences of the six human LC3 proteins in different stages of autophagy through their interaction with DOR and NSs. Our biophysical and structural studies identified key elements determining the specificity of the LIR from DOR (DORLIR) for the GABARAP subfamily. Our structural studies defined a -sheet conformation in DORLIR when complexed with GABARAP, which is important role for establishing this specificity. ITC studies with acetylated versions of LC3A and GABARAP demonstrated that acetylation of the second Lys significantly decreases binding to the DORLIR whereas acetylation at the first Lys has little to no effect. Our structural studies also demonstrate that acetylation at the second Lys of either GABARAP or LC3A disrupts key interactions between W35 of the DORLIR, which leads to the decreased affinity. The in vitro results were verified in cellular experiments using K-to-Q substitutions to mimic Lys acetylation. In cells, K-to-Q substitutions at the second Lys impaired the cytoplasmic shuttling of both GABARAP and LC3A from the nucleus as well as their colocalization with DOR, whereas K-to-Q substitutions at the first Lys behaved like wild-type proteins. Taken together, the deacetylation of the second conserved Lys is critical for the cytoplasmic shuttling of GABARAP and LC3A during autophagy, which is in contrast to what was observed with LC3B where deacetylation of both Lys was required. This study also provides insights into interactions between the NSs protein of RVFV and LC3 proteins and the impact of NSs on autophagy during RVFV infection. We identified four potential LIR motifs (NSs1-4) in the NSs protein and ITC studies demonstrated that NSs4 interacts with submicromolar-micromolar affinity with the human LC3 proteins. In addition, we confirmed that LC3 proteins interact with NSs in cells and that in RVFV infected cell LC3A colocalizes with NSs. Taken together, the results indicate that the NSs protein plays a key role in altering autophagy during RVFV infections.