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Valentyn Stadnytskyi
Author with expertise in Molecular Mechanisms of Photosynthesis and Photoprotection
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Visualizing Speech-Generated Oral Fluid Droplets with Laser Light Scattering

Philip Anfinrud et al.Apr 15, 2020
result on serum RT-qPCR assay for yellow fever.Liver-biopsy samples showed lobular necroinflammation, which included many foci of spotty necrosis, apoptosis, and hydropic hepatocyte degeneration in all lobular zones, without typical midzonal lesions associated with yellow fever, along with extensive hypercellularity and hypertrophy of Kupffer cells.Some of the patients had confluent necrosis.Among the patients who underwent liver biopsy, immunohistochemical analysis was positive for yellow fever antigen, which was found mainly in Kupffer-cell cytoplasm; such antigens are typically found in hepatocytes of the midzonal region in patients with acute yellow fever.All 26 patients recovered clinically with normal levels of liver enzymes.In a 2019 report, 5 researchers described rebound hepatitis associated with yellow fever in two travelers who had returned to France from Brazil.Similar to these investigators, we hypothesized that such cases of late-onset liver inflammation result from an impaired immune transition from an antiinflammatory pattern to a proinflammatory pattern owing to the presence of the virus or its antigens after the acute phase.In our study, the administration of sofosbuvir did not appear to be associated with subsequent changes in levels of liver enzymes.Thus, in this study, we characterized another possible clinical manifestation of yellow fever, a late-onset relapsing hepatitis occurring 1 to 4 months after the initial symptoms of severe acute yellow fever.Longer follow-up of the patients is needed to determine whether this condition will have serious health implications.
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Breathing, speaking, coughing or sneezing: What drives transmission of SARS‐CoV‐2?

Valentyn Stadnytskyi et al.Jun 8, 2021
The SARS-CoV-2 virus is highly contagious, as demonstrated by numerous well-documented superspreading events. The infection commonly starts in the upper respiratory tract (URT) but can migrate to the lower respiratory tract (LRT) and other organs, often with severe consequences. Whereas LRT infection can lead to shedding of virus via breath and cough droplets, URT infection enables shedding via abundant speech droplets. Their viral load can be high in carriers with mild or no symptoms, an observation linked to the abundance of SARS-CoV-2-susceptible cells in the oral cavity epithelium. Expelled droplets rapidly lose water through evaporation, with the smaller ones transforming into long-lived aerosol. Although the largest speech droplets can carry more virions, they are few in number, fall to the ground rapidly and therefore play a relatively minor role in transmission. Of more concern is small speech aerosol, which can descend deep into the LRT and cause severe disease. However, since their total volume is small, the amount of virus they carry is low. Nevertheless, in closed environments with inadequate ventilation, they can accumulate, which elevates the risk of direct LRT infection. Of most concern is the large fraction of speech aerosol that is intermediate-sized because it remains suspended in air for minutes and can be transported over considerable distances by convective air currents. The abundance of this speech-generated aerosol, combined with its high viral load in pre- and asymptomatic individuals, strongly implicates airborne transmission of SARS-CoV-2 through speech as the primary contributor to its rapid spread.
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A Map of Dielectric Heterogeneity in a Membrane Protein: the Hetero-Oligomeric Cytochrome b6f Complex

S. Hasan et al.May 27, 2014
The cytochrome b6f complex, a member of the cytochrome bc family that mediates energy transduction in photosynthetic and respiratory membranes, is a hetero-oligomeric complex that utilizes two pairs of b-hemes in a symmetric dimer to accomplish trans-membrane electron transfer, quinone oxidation–reduction, and generation of a proton electrochemical potential. Analysis of electron storage in this pathway, utilizing simultaneous measurement of heme reduction, and of circular dichroism (CD) spectra, to assay heme–heme interactions, implies a heterogeneous distribution of the dielectric constants that mediate electrostatic interactions between the four hemes in the complex. Crystallographic information was used to determine the identity of the interacting hemes. The Soret band CD signal is dominated by excitonic interaction between the intramonomer b-hemes, bn and bp, on the electrochemically negative and positive sides of the complex. Kinetic data imply that the most probable pathway for transfer of the two electrons needed for quinone oxidation–reduction utilizes this intramonomer heme pair, contradicting the expectation based on heme redox potentials and thermodynamics, that the two higher potential hemes bn on different monomers would be preferentially reduced. Energetically preferred intramonomer electron storage of electrons on the intramonomer b-hemes is found to require heterogeneity of interheme dielectric constants. Relative to the medium separating the two higher potential hemes bn, a relatively large dielectric constant must exist between the intramonomer b-hemes, allowing a smaller electrostatic repulsion between the reduced hemes. Heterogeneity of dielectric constants is an additional structure–function parameter of membrane protein complexes.
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Predictive First-Principles Modeling of a Photosynthetic Antenna Protein: The Fenna–Matthews–Olson Complex

Yongbin Kim et al.Feb 4, 2020
High efficiency of light harvesting in photosynthetic pigment-protein complexes is governed by evolutionary-perfected protein-assisted tuning of individual pigment properties and interpigment interactions. Due to the large number of spectrally overlapping pigments in a typical photosynthetic complex, experimental methods often fail to unambiguously identify individual chromophore properties. Here, we report a first-principles-based modeling protocol capable of predicting properties of pigments in protein environment to a high precision. The technique was applied to successfully uncover electronic properties of the Fenna-Matthews-Olson (FMO) pigment-protein complex. Each of the three subunits of the FMO complex contains eight strongly coupled bacteriochlorophyll a (BChl a) pigments. The excitonic structure of FMO can be described by an electronic Hamiltonian containing excitation (site) energies of BChl a pigments and electronic couplings between them. Several such Hamiltonians have been developed in the past based on the information from various spectroscopic measurements of FMO; however, fine details of the excitonic structure and energy transfer in FMO, especially assignments of short-lived high-energy sites, remain elusive. Utilizing polarizable embedding quantum mechanics/molecular mechanics with the effective fragment potentials, we computed the electronic Hamiltonian of FMO that is in general agreement with previously reported empirical Hamiltonians and quantitatively reproduces experimental absorption and circular dichroism spectra of the FMO protein. The developed computational protocol is sufficiently simple and can be utilized for predictive modeling of other wild-type and mutated photosynthetic pigment-protein complexes.
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Disease burden among Ukrainians forcibly displaced by the 2022 Russian invasion

Abhishek Pandey et al.Feb 13, 2023
The Russian invasion of Ukraine on February 24, 2022, has displaced more than a quarter of the population. Assessing disease burdens among displaced people is instrumental in informing global public health and humanitarian aid efforts. We estimated the disease burden in Ukrainians displaced both within Ukraine and to other countries by combining a spatiotemporal model of forcible displacement with age- and gender-specific estimates of cardiovascular disease (CVD), diabetes, cancer, HIV, and tuberculosis (TB) in each of Ukraine’s 629 raions (i.e., districts). Among displaced Ukrainians as of May 13, we estimated that more than 2.63 million have CVDs, at least 615,000 have diabetes, and over 98,500 have cancer. In addition, more than 86,000 forcibly displaced individuals are living with HIV, and approximately 13,500 have TB. We estimated that the disease prevalence among refugees was lower than the national disease prevalence before the invasion. Accounting for internal displacement and healthcare facilities impacted by the conflict, we estimated that the number of people per hospital has increased by more than two-fold in some areas. As regional healthcare systems come under increasing strain, these estimates can inform the allocation of critical resources under shifting disease burdens.
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