Glutathione Transferases as Detoxification Agents: Structural and Functional Studies

Glutathione transferases (GSTs) are a diverse family of enzymes that catalyze the glutathione-dependent detoxification of toxic compounds. GSTs are responsible for the conjugation of the tripeptide glutathione (GSH) to a wide range of electrophilic substrates. These include industrial pollutants, drugs, genotoxic carcinogen metabolites, antibiotics, insecticides and herbicides. In light of applications in biomedicine and biotechnology as cellular detoxification agents, detailed structural and functional studies of GSTs are required. Plant tau class GSTs play crucial catalytic and non-catalytic roles in cellular xenobiotic detoxification process in agronomically important crops. The abundant existence of GSTs in Glycine max and their ability to provide resistance to abiotic and biotic stresses such as herbicide tolerance is of great interest in agriculture because they provide effective and suitable tools for selective weed control. Structural and catalytic studies on tau class GST isoenzymes from Glycine max (GmGSTU10-10, GmGSTU chimeric clone 14 (Sh14), and GmGSTU2-2) were performed. Crystal structures of GmGSTU10-10 in complex with glutathione sulfenic acid (GSOH) and Sh14 in complex with S-(p-nitrobenzyl)-glutathione (Nb-GSH) were determined by molecular replacement at 1.6 Å and 1.75 Å, respectively. Major structural variations that affect substrate recognition and catalytic mechanism were revealed in the upper part of helix H4 and helix H9 of GmGSTU10-10. Structural analysis of Sh14 showed that the Trp114Cys point mutation is responsible for the enhanced catalytic activity of the enzyme. Furthermore, two salt bridges that trigger an allosteric effect between the H-sites were identified at the dimer interface between Glu66 and Lys104. The 3D structure of GmGSTU2-2 was predicted using homology modeling. Structural and phylogenetic analysis suggested GmGSTU2-2 shares residues that are crucial for the catalytic activity of other tau class GSTs–Phe10, Trp11, Ser13, Arg20, Tyr30, Leu37, Lys40, Lys53, Ile54, Glu66 and Ser67. This indicates that the catalytic and ligand binding site in GmGSTU2-2 are well-conserved. Nevertheless, at the ligandin binding site a significant variation was observed. Tyr32 is replaced by Ser32 in GmGSTU2-2 and thismay affect the ligand recognition and binding properties of GmGSTU2-2. Moreover, docking studies revealed important amino acid residues in the hydrophobic binding site that can affect the substrate specificity of the enzyme. Phe10, Pro12, Phe15, Leu37, Phe107, Trp114, Trp163, Phe208, Ile212, and Phe216 could form the hydrophobic ligand binding site and bind fluorodifen. Additionally, side chains of Arg111 and Lys215 could stabilize the binding through hydrogen bonds with the –NO2 groups of fluorodifen. GST gene family from the pathogenic soil bacterium Agrobacterium tumefaciens C58 was characterized and eight GST-like proteins in A. tumefaciens (AtuGSTs) were identified. Phylogenetic analysis revealed that four members of AtuGSTs belong to a previously recognized bacterial beta GST class and one member to theta class. Nevertheless, three AtuGSTs do not belong to any previously known GST classes. The 3D structures of AtuGSTs were predicted using homology modeling. Comparative structural and sequence analysis of the AtuGSTs showed local sequence and structural characteristics between different GST isoenzymes and classes. Interactions at the G-site are conserved, however, significant variations were seen at the active site and the H5b helix at the C-terminal domain. H5b contributes to the formation of the hydrophobic ligand binding site and is responsible for recognition of the electrophilic moiety of the xenobiotic. It is noted that the position of H5b varies among models, thus providing different specificities. Moreover, AtuGSTs appear to form functional dimers through diverse modes. AtuGST1, AtuGST3, AtuGST4 and AtuGST8 use hydrophobic ‘lock–and–key’-like motifs whereas the dimer interface of AtuGST2, AtuGST5, AtuGST6 and AtuGST7 is dominated by polar interactions. These results suggested that AtuGSTs could be involved in a broad range of biological functions including stress tolerance and detoxification of toxic compounds.

A conspectus on estimating function theory and its applicability to recurrent modeling issues in forest biometry

Summary

Modeling Forest Growth with Management Data: A Matrix Approach for the Italian Alps

Summary

Modeling carbon sequestration and timber production in a regional case study

Abstract

Software Process Modeling with Eclipse Process Framework

The software development industry is constantly evolving. The rise of the agile methodologies in the late 1990s, and new development tools and technologies require growing attention for everybody working within this industry. The organizations have, however, had a mixture of various processes and different process languages since a standard software development process language has not been available. A promising process meta-model called Software & Systems Process Engineering Meta- Model (SPEM) 2.0 has been released recently. This is applied by tools such as Eclipse Process Framework Composer, which is designed for implementing and maintaining processes and method content. Its aim is to support a broad variety of project types and development styles. This thesis presents the concepts of software processes, models, traditional and agile approaches, method engineering, and software process improvement. Some of the most well-known methodologies (RUP, OpenUP, OpenMethod, XP and Scrum) are also introduced with a comparison provided between them. The main focus is on the Eclipse Process Framework and SPEM 2.0, their capabilities, usage and modeling. As a proof of concept, I present a case study of modeling OpenMethod with EPF Composer and SPEM 2.0. The results show that the new meta-model and tool have made it possible to easily manage method content, publish versions with customized content, and connect project tools (such as MS Project) with the process content. The software process modeling also acts as a process improvement activity.

Modeling and Simulation ofReal-Time System as a Tool to Improve Capacity Management - Case Fenix

Tämän tutkimustyön kohteena on TietoEnator Oy:n kehittämän Fenix-tietojärjestelmän kapasiteettitarpeen ennustaminen. Työn tavoitteena on tutustua Fenix-järjestelmän eri osa-alueisiin, löytää tapa eritellä ja mallintaa eri osa-alueiden vaikutus järjestelmän kuormitukseen ja selvittää alustavasti mitkä parametrit vaikuttavat kyseisten osa-alueiden luomaan kuormitukseen. Osa tätä työtä on tutkia eri vaihtoehtoja simuloinnille ja selvittää eri vaihtoehtojen soveltuvuus monimutkaisten järjestelmien mallintamiseen. Kerätyn tiedon pohjaltaluodaan järjestelmäntietovaraston kuormitusta kuvaava simulaatiomalli. Hyödyntämällä mallista saatua tietoa ja tuotantojärjestelmästä mitattua tietoa mallia kehitetään vastaamaan yhä lähemmin todellisen järjestelmän toimintaa. Mallista tarkastellaan esimerkiksi simuloitua järjestelmäkuormaa ja jonojen käyttäytymistä. Tuotantojärjestelmästä mitataan eri kuormalähteiden käytösmuutoksia esimerkiksi käyttäjämäärän ja kellonajan suhteessa. Tämän työn tulosten on tarkoitus toimia pohjana myöhemmin tehtävälle jatkotutkimukselle, jossa osa-alueiden parametrisointia tarkennetaan lisää, mallin kykyä kuvata todellista järjestelmää tehostetaanja mallin laajuutta kasvatetaan.

Modeling competencies and capabilities in knowledge intensive business environment

Tämän diplomityön päämääränä oli tutkia Perloksen teknologiaosaamisia. Perloksen tavoitteena on tulevaisuudessa yhdistää ja soveltaa uusia teknologioita ja älykkäitä materiaaleja muovimekaniikkaan.Ideana oli mallintaa Perloksen osaamisia ja osaamisgapeja ottaen huomioon heidän tulevaisuuden visionsa. Projektituotteena osaamisten mallintamisessa oli Perlos Healthcaren asiakkaan analysoiva mittauslaite. Tutkimuksen arvo on huomattava sillä tunnistamalla osaamisensa ja kyvykkyytensä yritys pystyy luomaan paremman tarjooman vastatessaan koko ajan kasvaviin asiakasvaatimuksiin. Tutkimus on osa TEKESin rahoittamaa LIIMA -projektia. Työn ensimmäisessä osassa esitellään osaamiseen ja partneroitumiseen liittyviä teorioita. Osaamisten mallintaminen tehtiin Excel -pohjaisella työkalulla. Se sisältää projektituotteeseen liittyen osaamisriippuvuuksien mallintamisen ja gap -analyysin. Yhtenä tutkimusmetodina käytettiin haastattelututkimusta. Työ ja sen tulokset antavat operatiivista hyötyä teknologioiden ja markkinoiden välisessä kentässä.

Utilization of Knowledge Management in Business Process Modeling and Process Improvements

Tutkimuksen tavoitteena on tutkia telekommunikaatioalalla toimivan kohdeyrityksen ohjelmistojen toimitusprosessia° Tutkimus keskittyy mallintamaan toimitusprosessin, määrittelemään roolit ja vastuualueet, havaitsemaan ongelmakohdat ja ehdottamaan prosessille kehityskohteita. Näitä tavoitteita tarkastellaan teoreettisten prosessimallinnustekniikoiden ja tietojohtamisen SECI-prosessikehyksen läpi. Tärkein tiedonkeruun lähde oli haastatteluihin perustuva tutkimus, johon osallistuvat kaikki kohdeprosessiin kuuluvat yksiköt. Mallinnettu toimitusprosessi antoi kohdeyritykselle paremman käsityksen tarkasteltavasta prosessista ja siinä toimivien yksiköiden rooleistaja vastuualueista. Parannusehdotuksia olivat tiedonjaon kanavoinnin määritteleminen, luottamuksen ja sosiaalisten verkostojen parantaminen, ja tietojohtamisen laajamittainen implementointi.

Modeling of Pressurizer Using APROS and TRACE Thermal Hydraulic Codes

Diplomityön tavoitteena on paineistimen yksityiskohtainen mallintaminen APROS- ja TRACE- termohydrauliikkaohjelmistoja käyttäen. Rakennetut paineistinmallit testattiin vertaamalla laskentatuloksia paineistimen täyttymistä, tyhjentymistä ja ruiskutusta käsittelevistä erilliskokeista saatuun mittausdataan. Tutkimuksen päätavoitteena on APROSin paineistinmallin validoiminen käyttäen vertailuaineistona PACTEL ATWS-koesarjan sopivia paineistinkokeita sekä MIT Pressurizer- ja Neptunus- erilliskokeita. Lisäksi rakennettiin malli Loviisan ydinvoimalaitoksen paineistimesta, jota käytettiin turbiinitrippitransientin simulointiin tarkoituksena selvittää mahdolliset voimalaitoksen ja koelaitteistojen mittakaavaerosta johtuvat vaikutukset APROSin paineistinlaskentaan. Kokeiden simuloinnissa testattiin erilaisia noodituksia ja mallinnusvaihtoehtoja, kuten entalpian ensimmäisen ja toisen kertaluvun diskretisointia, ja APROSin sekä TRACEn antamia tuloksia vertailtiin kattavasti toisiinsa. APROSin paineistinmallin lämmönsiirtokorrelaatioissa havaittiin merkittävä puute ja laskentatuloksiin saatiin huomattava parannus ottamalla käyttöön uusi seinämälauhtumismalli. Työssä tehdyt TRACE-simulaatiot ovat osa United States Nuclear Regulatory Commissionin kansainvälistä CAMP-koodinkehitys-ja validointiohjelmaa.

Modeling and Synthesis of Tracking Control for the Belt Drive System

Usingof belt for high precision applications has become appropriate because of the rapid development in motor and drive technology as well as the implementation of timing belts in servo systems. Belt drive systems provide highspeed and acceleration, accurate and repeatable motion with high efficiency, long stroke lengths and low cost. Modeling of a linear belt-drive system and designing its position control are examined in this work. Friction phenomena and position dependent elasticity of the belt are analyzed. Computer simulated results show that the developed model is adequate. The PID control for accurate tracking control and accurate position control is designed and applied to the real test setup. Both the simulation and the experimental results demonstrate that the designed controller meets the specified performance specifications.

Modeling information in software languages

Ohjelmiston kehitystyökalut käyttävät infromaatiota kehittäjän tuottamasta lähdekoodista. Informaatiota hyödynnetään ohjelmistoprojektin eri vaiheissa ja eri tarkoituksissa. Moderneissa ohjelmistoprojekteissa käytetyn informaation määrä voi kasvaa erittäin suureksi. Ohjelmistotyökaluilla on omat informaatiomallinsa ja käyttömekanisminsa. Informaation määrä sekä erilliset työkaluinformaatiomallit tekevät erittäin hankalaksi rakentaa joustavaa työkaluympäristöä, erityisesti ongelma-aluekohtaiseen ohjelmiston kehitysprosessiin. Tässä työssä on analysoitu perusinformaatiometamalleja Unified Modeling language kielestä, Python ohjelmointikielestä ja C++ ohjelmointikielestä. Metainformaation taso on rajoitettu rakenteelliselle tasolle. Ajettavat rakenteet on jätetty pois. ModelBase metamalli on yhdistetty olemassa olevista analysoiduista metamalleista. Tätä metamallia voidaan käyttää tulevaisuudessa ohjelmistotyökalujen kehitykseen.