Molecular mechanisms of bacteriophage phi6 RNA-dependent RNA polymerase and its utilization in biotechnology

Double-stranded RNA (dsRNA) viruses encode only a single protein species that contains RNA-dependent RNA polymerase (RdRP) motifs. This protein is a central component in the life cycle of a dsRNA virus, carrying out both RNA transcription and replication. The architecture of viral RdRPs resembles that of a 'cupped right hand' with fingers, palm and thumb domains. Those applying de novo initiation have additional structural features, including a flexible C-terminal domain that constitutes the priming platform. Moreover, viral RdRPs must be able to interact with the incoming 3'-terminus of the template and position it so that a productive binary complex is formed. Bacteriophage phi6 of the Cystoviridae family is to date one of the best studied dsRNA viruses. The purified recombinant phi6 RdRP is highly active in vitro and possesses both RNA replication and transcription activities. The extensive biochemical observations and the atomic level crystal structure of the phi6 RdRP provides an excellent platform for in-depth studies of RNA replication in vitro. In this thesis, targeted structure-based mutagenesis, enzymatic assays and molecular mapping of phi6 RdRP and its RNA were used to elucidate the formation of productive RNA-polymerase binary complexes. The positively charged rim of the template tunnel was shown to have a significant role in the engagement of highly structured ssRNA molecules, whereas specific interactions further down in the template tunnel promote ssRNA entry to the catalytic site. This work demonstrated that by aiding the formation of a stable binary complex with optimized RNA templates, the overall polymerization activity of the phi6 RdRP can be greatly enhanced. Furthermore, proteolyzed phi6 RdRPs that possess a nick in the polypeptide chain at the hinge region, which is part of the extended loop, were better suited for catalysis at higher temperatures whilst favouring back-primed initiation. The clipped C-terminus remains associated with the main body of the polymerase and the hinge region, although structurally disordered, is involved in the control of C-terminal domain displacement. The accumulated knowhow on bacteriophage phi6 was utilized in the development of two technologies for the production of dsRNA: (i) an in vitro system that combines the T7 RNA polymerase and the phi6 RdRP to generate dsRNA molecules of practically unlimited length, and (ii) an in vivo RNA replication system based on restricted infection with phi6 polymerase complexes in bacterial cells to produce virtually unlimited amounts of dsRNA. The pools of small interfering RNAs derived from dsRNA produced by these systems were validated and shown to efficiently decrease the expression of both exogenous and endogenous targets.

Growth and Modification of Cluster-Assembled Thin Films

Thin film applications have become increasingly important in our search for multifunctional and economically viable technological solutions of the future. Thin film coatings can be used for a multitude of purposes, ranging from a basic enhancement of aesthetic attributes to the addition of a complex surface functionality. Anything from electronic or optical properties, to an increased catalytic or biological activity, can be added or enhanced by the deposition of a thin film, with a thickness of only a few atomic layers at the best, on an already existing surface. Thin films offer both a means of saving in materials and the possibility for improving properties without a critical enlargement of devices. Nanocluster deposition is a promising new method for the growth of structured thin films. Nanoclusters are small aggregates of atoms or molecules, ranging in sizes from only a few nanometers up to several hundreds of nanometers in diameter. Due to their large surface to volume ratio, and the confinement of atoms and electrons in all three dimensions, nanoclusters exhibit a wide variety of exotic properties that differ notably from those of both single atoms and bulk materials. Nanoclusters are a completely new type of building block for thin film deposition. As preformed entities, clusters provide a new means of tailoring the properties of thin films before their growth, simply by changing the size or composition of the clusters that are to be deposited. Contrary to contemporary methods of thin film growth, which mainly rely on the deposition of single atoms, cluster deposition also allows for a more precise assembly of thin films, as the configuration of single atoms with respect to each other is already predetermined in clusters. Nanocluster deposition offers a possibility for the coating of virtually any material with a nanostructured thin film, and therein the enhancement of already existing physical or chemical properties, or the addition of some exciting new feature. A clearer understanding of cluster-surface interactions, and the growth of thin films by cluster deposition, must, however, be achieved, if clusters are to be successfully used in thin film technologies. Using a combination of experimental techniques and molecular dynamics simulations, both the deposition of nanoclusters, and the growth and modification of cluster-assembled thin films, are studied in this thesis. Emphasis is laid on an understanding of the interaction between metal clusters and surfaces, and therein the behaviour of these clusters during deposition and thin film growth. The behaviour of single metal clusters, as they impact on clean metal surfaces, is analysed in detail, from which it is shown that there exists a cluster size and deposition energy dependent limit, below which epitaxial alignment occurs. If larger clusters are deposited at low energies, or cluster-surface interactions are weaker, non-epitaxial deposition will take place, resulting in the formation of nanocrystalline structures. The effect of cluster size and deposition energy on the morphology of cluster-assembled thin films is also determined, from which it is shown that nanocrystalline cluster-assembled films will be porous. Modification of these thin films, with the purpose of enhancing their mechanical properties and durability, without destroying their nanostructure, is presented. Irradiation with heavy ions is introduced as a feasible method for increasing the density, and therein the mechanical stability, of cluster-assembled thin films, without critically destroying their nanocrystalline properties. The results of this thesis demonstrate that nanocluster deposition is a suitable technique for the growth of nanostructured thin films. The interactions between nanoclusters and their supporting surfaces must, however, be carefully considered, if a controlled growth of cluster-assembled thin films, with precisely tailored properties, is to be achieved.

Samarbete mellan konkurrenter - en undersökning av österbottniska sm-företag

Under senare tid har förekomsten av samarbete mellan konkurrerande sm-företag ökat. Forskningen kring ämnet har dock bedrivits i mindre skala, framför allt om man beaktar finländska (nordiska) förhållanden. Syftet med denna undersökning är att kartlägga förekomsten av samarbete mellan konkurrerande sm-företag i Österbotten (Finland), samt beskriva dessa. Gällande demografiska variabler jämförs dessa företag även med sm-företag som inte samarbetar. Data insamlades genom en enkät utskickad i november 2001 till 345 sm-företag i Österbotten. Svarsprocenten var 35.1. Av de respondenter som besvarade enkäten, var 47.9 procent involverade i ett eller flera samarbeten med ett eller flera företag som var deras konkurrenter. Samarbete mellan konkurrenter är således inte ett ovanligt fenomen, utan innefattar allt från informella, operativa samarbeten till formella, strategiskt viktiga samarbeten. Samarbete inom produktion var den mest vanligt förekommande formen av samarbete. Partnern kom från Finland, även om målmarknaderna för samarbetet fanns både i Finland och i utlandet. Denna undersökning kunde inte identifiera någon större skillnad mellan de sm-företag som samarbetade med konkurrenter och de sm-företag som inte samarbetade. Det intressanta är således att det inte verkar finnas några skillnader vad gäller ålder, omsättning, omsättningsökning, underleverans- och exportverksamhet mellan de samarbetande och de icke samarbetande företagen. Skillnaderna bör således sökas i andra variabler. Den enda signifikanta skillnaden kunde upptäckas i upplevelsen av konkurrens. Tidigare forskning har identifierat att osäkerhet i konkurrensen är ett incitament till att börja samarbeta med konkurrenter. Denna undersökning förstärker detta antagande. De samarbetande företagen upplevde att konkurrensen var hårdare än de icke samarbetande företagen. Bland de samarbetande företagen var det speciellt de mindre (med en personalstyrka mellan 10 och 50 arbetstagare) som upplevde att konkurrensen var hård. Undersökningen har finansierats med stipendiemedel från Sparbanksstiftelsen i Vasa och Handlande Gustav Svanljungs fond.

Optical Tweezers for Single Molecule Biology

Molecular machinery on the micro-scale, believed to be the fundamental building blocks of life, involve forces of 1-100 pN and movements of nanometers to micrometers. Micromechanical single-molecule experiments seek to understand the physics of nucleic acids, molecular motors, and other biological systems through direct measurement of forces and displacements. Optical tweezers are a popular choice among several complementary techniques for sensitive force-spectroscopy in the field of single molecule biology. The main objective of this thesis was to design and construct an optical tweezers instrument capable of investigating the physics of molecular motors and mechanisms of protein/nucleic-acid interactions on the single-molecule level. A double-trap optical tweezers instrument incorporating acousto-optic trap-steering, two independent detection channels, and a real-time digital controller was built. A numerical simulation and a theoretical study was performed to assess the signal-to-noise ratio in a constant-force molecular motor stepping experiment. Real-time feedback control of optical tweezers was explored in three studies. Position-clamping was implemented and compared to theoretical models using both proportional and predictive control. A force-clamp was implemented and tested with a DNA-tether in presence of the enzyme lambda exonuclease. The results of the study indicate that the presented models describing signal-to-noise ratio in constant-force experiments and feedback control experiments in optical tweezers agree well with experimental data. The effective trap stiffness can be increased by an order of magnitude using the presented position-clamping method. The force-clamp can be used for constant-force experiments, and the results from a proof-of-principle experiment, in which the enzyme lambda exonuclease converts double-stranded DNA to single-stranded DNA, agree with previous research. The main objective of the thesis was thus achieved. The developed instrument and presented results on feedback control serve as a stepping stone for future contributions to the growing field of single molecule biology.

Idén om en karriär - ett kulturellt manuskript för skapandet av det postmoderna självet:

Bakgrunden till denna undersökning utgörs av arbetslivets förändring och dess konsekvenser för konstrueringen av självidentiteten; hur avväger unga konsulter i början av sin karriär mellan olika diskurser för att skapa en förhandlad självidentitet som styrs av idén om en karriär och såvida är hållbar även i ett långtidsperspektiv? Undersökningen tar avstamp i de sociologiska diskussionerna om informationssamhällets framväxt och dess inverkan på arbetets karaktär. Undersökningen utgår från begreppet kunskapsarbete (Alvesson 2001; Blom, Melin & Pyöriä 2001) eftersom konsultyrket kan anses representera denna typ av arbete. Ett genomgående tema är flexibiliteten och det höga tempot som å ena sidan möjliggör självförverkligande men å andra sidan försvårar skapandet av en sammanhängande självidentitet (Sennett 2002). Denna problematik är viktigt att ta i beaktande då förlängandet av arbetskarriärerna och ökandet av arbetslivets attraktivitet blivit centrala mål för den finska samhällspolitiken (Julkunen & Pärnänen 2005) samtidigt som ett generationsskifte håller på att ske på den finländska arbetsmarknaden. Undersökningen utgår från idén om karriären som ett manuskript som ger upphov för identitetsförhandlingar och sammanbinder livets olika domäner till ett personligt liv inte bara i nuläget utan även i ett långtidsperspektiv. Enligt Alvesson & Willmot (2002) framkallas identitetsförhandlingar genom både samhälleliga och organisationsspecifika identitetsreglerande praktiker. Jag utgår från antagandet att självidentiteten fungerar som den sammanbindande knytpunkten mellan karriären och det övriga livet, vilket gör det intressant att koncentrera sig på de identitetsförhandlingar som informanterna utsätts för i förhållande till sitt arbete och idén om en karriär. Begreppet personligt liv ger utrymme för individuell aktivitet och personliga betydelser men behåller ändå föreställningen om individen som inbäddad och sammanbunden i och med det sociala och kulturella (Smart 2007). I bakgrunden finns teorierna om den nya form som makten antagit i organisationer (Foucault; Rose 1999; Grey 1994, Casey 1995) och förvandlat individen till en ett självstyrande subjekt som arbetar som en entreprenör (Rose 1999). Jag poängterar den subjektiva aspekten av karriären som någonting som individen själv konstruerar (Hughes 1997; Barley 1989) och uppfattar i likhet med Julkunen (2003) och Acker (1990; 2006) ålder och kön som sociala kategorier i organisationsstrukturen. Syftet med denna studie är att undersöka hur unga personer utför identitetsförhandlingar i förhållande till arbetet och idén om en karriär i nuläget, samt sammanbinder karriären, framtiden och livet över lag med sin självidentitet i ett karriärperspektiv. Jag har valt unga konsulter som forskningsobjekt, eftersom endast en liten del av den sociologiska arbetslivsforskningen intresserat sig för just unga. Konsultbranschen är ett intressant forskningsobjekt av samma orsak – denna bransch har behandlats i mycket liten skala i finländsk forskning. Det empiriska materialet består av kvalitativa intervjuer med unga, högutbildade män och kvinnor i konsultbranschen. Som analysmetod har jag använt mig av tema-analys inspirerad av diskursanalys. Genom att undersöka individers identitetsförhandlingar i ett karriärperspektiv hoppas jag kunna bidra med nya synpunkter och infallsvinklar samt bättre förståelse för det postindustriella arbetslivet som karakteriseras av kunskapsintensifiering och snabba förändringar i organisationer. Studien visar att idén om en karriär fungerar som ett medel för designandet av det postmoderna självet på samma sätt som till exempel konsumtionen av vissa varumärken. Enligt studien har den flexibla kapitalismen olika inverkan på män och kvinnors idéer om en karriär och betjänar den manliga karriären betydligt bättre än den kvinnliga, åtminstone så länge traditionella könskonstruktioner dominerar. För männen är det naturligt att totalt utesluta faderskapet från karriärkonstruktionen, vilket får dem att kapitulera inför organisationens krav. För kvinnorna är det lika naturligt att justera idén om den framtida karriären enligt möjliga barn i framtiden. Möjligheten att bejaka moderskapets krav verkar beskydda den kvinnliga självidentiteten från att totalt ge efter för organisationens försök att kontrollera subjektiviteten. De unga informanterna konstruerar sitt arbete i mycket annorlunda termer än vad som traditionellt förknippas med arbete; konsultarbetets projektbaserade karaktär konstrueras som äventyrligt, roligt, intressant och omväxlande. Eftersom avsaknad av långsiktighet och rutiner förknippas med den tid i livet då man är ung, underlättades sammanförandet av konsultarbetet med självidentiteten. Samtidigt visar studien hur svårt individen, som fungerar likt en entreprenör i förhållande till sin arbetsgivare, har att skilja mellan arbete och övrigt liv samtidigt som diskursen om balans mellan arbete och fritid dominerar i samhället. Detta ger upphov till en konstruktion av självet som en lycklig och autonom individ som är nöjd över sitt val av start på karriären och tycker om att jobba, medan de långa arbetsdagarna och kraven på ständig effektivitet och prestationer konstrueras som något naturligt. Slutligen efterlyser studien en omdefiniering av begreppet kunskapsarbete. Arbetssociologin i sin helhet har utgått från tanken om arbete som något ofrivilligt eller som tvång, medan informanterna i denna undersökning tvärtom konstruerar sitt arbete i termer som traditionellt förknippas med fritid och frivillighet . Man kan fråga sig ifall kunskapsarbetet håller på att slita sig loss från den traditionella uppfattningen om arbete och skapa en allt skarpare kontrast till det arbete som utförs i traditionell bemärkelse?