Grx5 is a mitochondrial glutaredoxin required for the activity of iron/sulfur enzymes

Yeast cells contain a family of three monothiol glutaredoxins: Grx3, 4, and 5. Absence of Grx5 leads to constitutive oxidative damage, exacerbating that caused by external oxidants. Phenotypic defects associated with the absence of Grx5 are suppressed by overexpression ofSSQ1 and ISA2, two genes involved in the synthesis and assembly of iron/sulfur clusters into proteins. Grx5 localizes at the mitochondrial matrix, like other proteins involved in the synthesis of these clusters, and the mature form lacks the first 29 amino acids of the translation product. Absence of Grx5 causes: 1) iron accumulation in the cell, which in turn could promote oxidative damage, and 2) inactivation of enzymes requiring iron/sulfur clusters for their activity. Reduction of iron levels in grx5 null mutants does not restore the activity of iron/sulfur enzymes, and cell growth defects are not suppressed in anaerobiosis or in the presence of disulfide reductants. Hence, Grx5 forms part of the mitochondrial machinery involved in the synthesis and assembly of iron/sulfur centers.

Zim17/Tim15 links mitochondrial iron–sulfur cluster biosynthesis to nuclear genome stability

Genomic instability is related to a wide-range of human diseases. Here, we show that mitochondrial iron–sulfur cluster biosynthesis is important for the maintenance of nuclear genome stability in Saccharomyces cerevisiae. Cells lacking the mitochondrial chaperone Zim17 (Tim15/Hep1), a component of the iron–sulfur biosynthesis machinery, have limited respiration activity, mimic the metabolic response to iron starvation and suffer a dramatic increase in nuclear genome recombination. Increased oxidative damage or deficient DNA repair do not account for the observed genomic hyperrecombination. Impaired cell-cycle progression and genetic interactions of ZIM17 with components of the RFC-like complex involved in mitotic checkpoints indicate that replicative stress causes hyperrecombination in zim17Δ mutants. Furthermore, nuclear accumulation of pre-ribosomal particles in zim17Δ mutants reinforces the importance of iron–sulfur clusters in normal ribosome biosynthesis. We propose that compromised ribosome biosynthesis and cell-cycle progression are interconnected, together contributing to replicative stress and nuclear genome instability in zim17Δ mutants.

Design and implementation of FPGA-based LQ control of active magnetic bearings

The need for high performance, high precision, and energy saving in rotating machinery demands an alternative solution to traditional bearings. Because of the contactless operation principle, the rotating machines employing active magnetic bearings (AMBs) provide many advantages over the traditional ones. The advantages such as contamination-free operation, low maintenance costs, high rotational speeds, low parasitic losses, programmable stiffness and damping, and vibration insulation come at expense of high cost, and complex technical solution. All these properties make the use of AMBs appropriate primarily for specific and highly demanding applications. High performance and high precision control requires model-based control methods and accurate models of the flexible rotor. In turn, complex models lead to high-order controllers and feature considerable computational burden. Fortunately, in the last few years the advancements in signal processing devices provide new perspective on the real-time control of AMBs. The design and the real-time digital implementation of the high-order LQ controllers, which focus on fast execution times, are the subjects of this work. In particular, the control design and implementation in the field programmable gate array (FPGA) circuits are investigated. The optimal design is guided by the physical constraints of the system for selecting the optimal weighting matrices. The plant model is complemented by augmenting appropriate disturbance models. The compensation of the force-field nonlinearities is proposed for decreasing the uncertainty of the actuator. A disturbance-observer-based unbalance compensation for canceling the magnetic force vibrations or vibrations in the measured positions is presented. The theoretical studies are verified by the practical experiments utilizing a custom-built laboratory test rig. The test rig uses a prototyping control platform developed in the scope of this work. To sum up, the work makes a step in the direction of an embedded single-chip FPGA-based controller of AMBs.

Biopolítica de Estados expulsores

La biopolítica sobre los migrantes se fundamenta en el binomio dejar entrar-residir o expulsar. Las leyes de extranjería están elaboradas sobre dos ejes: por un lado, en la regulación de los flujos migratorios en función del mercado de trabajo y las demandas de la economía y, por otro, en el control policial y la persecución de la inmigración irregular. Para la realización del primer eje del binomio, dejar entrar y residir, los Estados se dotan de mecanismos de regulación e intervención sobre el inmigrante concebido como fuerza de trabajo productiva. Asimismo los Estados crean mecanismos de control-sanción para las personas migrantes que incumplen los requisitos establecidos para entrar y residir en el territorio. En este punto la biopolítica sobre la población migrante se solapa o toma forma en el ejercicio de la soberanía por el Leviatán. Las medidas de control y sanción que los gobiernos ponen en marcha sobre los sin papeles han creado una imponente maquinaria de coacción en el interior de las instituciones del Estado de derecho hasta el punto de convertirlo en un Estado expulsor.

Evolution and cellular function of monothiol glutaredoxins: involvement in iron-sulphur cluster assembly

A number of bacterial species, mostly proteobacteria, possess monothiol glutaredoxins homologous to the Saccharomyces cerevisiae mitochondrial protein Grx5, which is involved in iron–sulphur cluster synthesis. Phylogenetic profiling is used to predict that bacterial monothiol glutaredoxins also participate in the iron–sulphur cluster (ISC) assembly machinery, because their phylogenetic profiles are similar to the profiles of the bacterial homologues of yeast ISC proteins. High evolutionary cooccurrence is observed between the Grx5 homologues and the homologues of the Yah1 ferredoxin, the scaffold proteins Isa1 and Isa2, the frataxin protein Yfh1 and the Nfu1 protein. This suggests that a specific functional interaction exists between these ISC machinery proteins. Physical interaction analyses using low-definition protein docking predict the formation of strong and specific complexes between Grx5 and several components of the yeast ISC machinery. Two-hybrid analysis has confirmed the in vivo interaction between Grx5 and Isa1. Sequence comparison techniques and cladistics indicate that the other two monothiol glutaredoxins of S. cerevisiae, Grx3 and Grx4, have evolved from the fusion of a thioredoxin gene with a monothiol glutaredoxin gene early in the eukaryotic lineage, leading to differential functional specialization. While bacteria do not contain these chimaeric glutaredoxins, in many eukaryotic species Grx5 and Grx3/4-type monothiol glutaredoxins coexist in the cell.

Genome-wide chromatin occupancy reveals a role for ASH2 in transcriptional pausing

While it is widely acknowledged that the ubiquitin-proteasome system plays an important role in transcription, little is known concerning the mechanistic basis, in particular the spatial organization of proteasome-dependent proteolysis at the transcription site. Here, we show that proteasomal activity and tetraubiquitinated proteins concentrate to nucleoplasmic microenvironments in the euchromatin. Such proteolytic domains are immobile and distinctly positioned in relation to transcriptional processes. Analysis of gene arrays and early genes in Caenorhabditis elegans embryos reveals that proteasomes and proteasomal activity are distantly located relative to transcriptionally active genes. In contrast, transcriptional inhibition generally induces local overlap of proteolytic microdomains with components of the transcription machinery and degradation of RNA polymerase II. The results establish that spatial organization of proteasomal activity differs with respect to distinct phases of the transcription cycle in at least some genes, and thus might contribute to the plasticity of gene expression in response to environmental stimuli.

Tuotehallinnan kehittämismahdollisuudet puutuoteteollisuuden konetoimittajalla

Työn tavoitteena oli selvittää niitä keinoja, joiden avulla Raute Woodin nykyistä tuotehallintaa pystytään kehittämään. Aluksi kartoitettiin tuotehallinnan kannalta olennaisia työkaluja. Korkean teknologian tuotteet asettavat tuotehallinnalle olennaisesti kovemmat vaatimukset, sillä tuotteen hallinta ei rajoitu pelkästään mekaanisen mallin hallintaan. Jotta tuotteita jatkossa pystyttäisiin hallitsemaan täydellisinä kokonaisuuksina tarvitaan toimintamalli, jonka pohjalta tuotteeseen liittyvät tiedot saadaan hallittua yhtenäisesti.Kehittämistoimenpiteiden lähtökohdaksi kuvattiin tuotehallinnan ja tilaus-toimitusprosessin nykytilanne. Nykytilanteesta etsittiin ne tekijät, jotka vaikuttavat kaikkein suurimmassa määrin havaittuihin tuotehallinnan ongelmiin. Havaittujen ongelmien ja valittujen ratkaisumetodien pohjalta alettiin suunnitella keinoja tuotehallinnan kehittämiseksi. Lopputuloksena esitetään ratkaisuehdotus tuotehallinnan tulevaisuuden hallintamalliksi. Ratkaisuehdotuksessa esitetään teorian pohjalta johdetut mallit tuotteiden kokonaisvaltaiseen hallintaan sekä kuvataan tilaus-toimitusprosessi tuotteen näkökulmasta. Ehdotuksessa kuvataan myös uusi tuotetunnistejärjestelmä, jonka pohjalta tuotteet voidaan jatkossa yksilöidä yksiselitteisesti. Tuotetunnistejärjestelmä tukee työssä kehitettyä uutta modulaarista tuoterakennemallia. Lisäksi esitellään tuotemalliajattelun soveltumista mahdolliseen uuteen tuotehallintaratkaisuun ja sen tuomia uusia mahdollisuuksia toiminnan kehittämiseen.

Voimalaitosten investointi- ja energiantuotantokustannusten arviointi

Investointi- ja energiantuotantokustannusten arviointi ja määrittäminen projektin alkuvaiheessa on olennainen osa voimalaitoksen elinkaaritiedon hallintaa. Tällöin tehdään investointi- ja energiantuotantokustannusten vertailua voimalaitosten kesken, joiden perusteella käytettävä voimalaitoskonsepti valitaan kompromissina toisaalta taloudellisen ja toisaalta suorituskyvyiltään tehokkaan voimalaitoksen väliltä. Koska investointikustannukset vaikuttavat suuresti energiatuotantokustannuksiin, on investointikustannusten arvioimisella suuri rooli voimalaitoskonseptia valittaessa. Investointikustannusten arviointimenetelmien käyttö eri projektivaiheissa riippuu pitkälti käytettävästä toteutuneesta kustannustiedosta sekä siitä, mihin tarkkuustasoon on kunkin projektin vaiheessa tarkoituksenmukaista pyrkiä. Suuren kustannusdatan avulla päästään vähilläkin lähtötiedoilla hyvään kustannusarvion tarkkuuteen. Projektin alkuvaiheessa ei kuitenkaan kannata uhrata liikaa aikaa kustannusarvion laatimiseen, koska arvioinnin kustannus kasvaa tarkkuuden myötä. Tässä työssä pyrittiin löytämään riippuvuussuhteita voimalaitosten kustannusten ja suoritusarvojen välille. Havaittujen riippuvuussuhteiden perusteella määritettiin in-vestointi- ja sähköntuotantokustannukset noin 50:lle voimalaitokselle. Investointi-kustannukset jaettiin 23:een kustannuskomponenttiin koneiden ja laitteiden sekä ra-kennusteknisten töiden kustannusryhmiin. Lisäksi kokonaisinvestointiin sisältyy projektikustannukset, rakennusaikaiset korot ja varaus. Laskettujen voimalaitosten avulla muodostettiin oma laskentaohjelmisto investointi- ja energiantuotantokustan-nusten arviointiin sekä talletukseen. Ohjelmistolla pyritään yhdenmukaistamaan kustannusarvioiden laadintaa samalla vähentäen arvioissa esiintyvää inhimillisen virheen todennäköisyyttä.

Vacuolar SNARE Protein Transmembrane Domains Serve as Nonspecific Membrane Anchors with Unequal Roles in Lipid Mixing.

Membrane fusion is induced by SNARE complexes that are anchored in both fusion partners. SNAREs zipper up from the N to C terminus bringing the two membranes into close apposition. Their transmembrane domains (TMDs) might be mere anchoring devices, deforming bilayers by mechanical force. Structural studies suggested that TMDs might also perturb lipid structure by undergoing conformational transitions or by zipping up into the bilayer. Here, we tested this latter hypothesis, which predicts that the activity of SNAREs should depend on the primary sequence of their TMDs. We replaced the TMDs of all vacuolar SNAREs (Nyv1, Vam3, and Vti1) by a lipid anchor, by a TMD from a protein unrelated to the membrane fusion machinery, or by artificial leucine-valine sequences. Individual exchange of the native SNARE TMDs against an unrelated transmembrane anchor or an artificial leucine-valine sequence yielded normal fusion activities. Fusion activity was also preserved upon pairwise exchange of the TMDs against unrelated peptides, which eliminates the possibility for specific TMD-TMD interactions. Thus, a specific primary sequence or zippering beyond the SNARE domains is not a prerequisite for fusion. Lipid-anchored Vti1 was fully active, and lipid-anchored Nyv1 permitted the reaction to proceed up to hemifusion, and lipid-anchored Vam3 interfered already before hemifusion. The unequal contribution of proteinaceous TMDs on Vam3 and Nyv1 suggests that Q- and R-SNAREs might make different contributions to the hemifusion intermediate and the opening of the fusion pore. Furthermore, our data support the view that SNARE TMDs serve as nonspecific membrane anchors in vacuole fusion.

Jauhatuspiirin ilmakierron optimointi

Luokittuminen erilaisine mekanismeineen aiheuttaa yleisesti ongelmia, kun on kysymyksessä kiintoaineen väliaikainenkin varastointi siilossa. Sitä voidaan vähentää kiintoaineiden, prosessin ja laitesuunnittelun muutoksilla. Tässä työssä tutkittiin mahdollisuuksia vähentää ilmeniitin luokittumista sen jauhatuspiirin ilmakiertoa optimoimalla. Suljetun kuivajauhatuspiirin keskeisimmäksi laitteeksi voitaisiin ajatella siinä oleva luokitin, joka voi olla esim. sykloni. Tässä piirissä tapahtuva kiintoaineen liikkuminen voidaan saada aikaiseksi esim. pneumaattisella kuljetuksella. Ilmeniitin jauhatus tapahtuu suljetussa kuivajauhatuspiirissä, jonka ajavana voimana on siinä oleva ilmakierto. Piirin oleellisia laitteita ovat kuulamylly, luokitin, erotussykloni ja pölykaappi sekä kiertoilma- ja poistoilmapuhaltimet. Ilmakierron optimointia varten suoritettiin kahden vastaavan jauhatuspiirin ainetasemääritykset. Lisäksi määritettiin yhden isomman piirin perustila. Jauhatuspiirien ainetasemäärityksissä määritettiin niiden massa- ja ilmavirrat sekä kiertokuorma ja luokittimen erotusterävyys, kuten myös ilmeniitin hiukkaskokojakaumat. Perustilamittauksissa määritettiin ainoastaan piirin ilmavirrat ja ilmeniitin hiukkaskokojakaumat. Optimointimittauksissa pienennettiin pikkumyllypiirin ilmamäärät vastaamaan kutakuinkin vastaavan toisen piirin määriä. Tällä yritettiin selvittää näiden toisiaan vastaavien piirien ilmamäärien ja varsinkin kiertokuormien eroavuutta. Tämä ilmamäärien pienentäminen ei tuottanut mainittavampaa muutosta piirin ainetaseisiin, joten voitaneen todeta, että piirin ilmamääriä pienentämällä saadaan aikaiseksi säästöjä, lähinnä kiertoilmapuhaltimen tehon alennuksen kautta.

Operatiivisten järjestelmien integrointi toimintojen ohjaukseen vaneritehtaassa

Työn tavoite oli löytää malli, joka mahdollistaisi kaikkien tilaus- toimitusprosessin operatiivisten järjestelmien integroimisen keskenään siten, että niitä voidaan hyödyntää valmistuksen ohjaukseen. Vaneritehtaissa ei ole keskitettyä tietojärjestelmää, joten tavoiteasetanta edellytti vaneritehtaan tietoverkon rakentamiseen liittyvän ongelmakentän periaatteellista ratkaisua.Koska tilaus- toimitusprosessi, tuotantoa lukuunottamatta, oli kohdeyrityksessä katettu tietojärjestelmillä, loivat nämä jo olemassa olevat järjestelmät reunaehdot ratkaisulle myös tuotannon tietoverkon kehittämisessä. Työssä etsittiin ja kiinnitettiin avaimet, joilla tuote- sekä henkilötieto saadaan identifioitua keskenään integroiduissa järjestelmissä niin, että informaatioketju ei katkea siirryttäessä järjestelmästä toiseen.Työssä ratkaistiin tietoverkon liityntä tuotantolaitteisiin valvomotuotteen avulla. Liittymisratkaisuja esiteltiin neljä. Nämä mallit kattavat suurimman osan vaneritehtaassa eteen tulevista tapauksista. Näiden lisäksi päädyttiin suosittamaan erään mekaanisen metsäteollisuuden laitetoimittajan luomaa tiedonkeruu- ja tuotannonsuunnitteluohjelmistoa, joka valmiina ratkaisuna edesauttaa tietoverkon nopeaa implementointia.

Satamatoimintojen suunnittelu Kemin satamissa

Kemissä on meneillään Kukoistava Ajos -projekti, jonka tarkoituksena on kehittää Ajoksen satamaa vastaamaan tulevaisuuden vaatimuksiin. Yhtenä osana suunnitelmaan kuuluu Kemin satamien laivausten keskittäminen Ajoksen satamaan. Tämän työn tavoitteena oli satamatoimintojen suunnittelu Kukoistavan Ajoksen liikenteelle kemiläisen satama-operaattorin Kemi Shipping Oy:n näkökulmasta. Parhaan toimintomallin selvittäminen aloitettiin kartoittamalla ratkaistavien kysymysten kaikki erilaiset toteutusmahdollisuudet. Näistä vaihtoehdoista muodostettiin eri tilanteisiin soveltuvia kokonaismalleja, joita vertailtiin analysoimalla niiden vaikutusta työvoiman ja työkoneiden tarpeeseen, kuljetuksiin ja rakentamiseen ja sitä kautta kustannuksiin. Työn tuloksena saatiin aikaan esitys satamatoimintojen toteuttamisesta Kukoistavan Ajoksen tavaraliikenteelle. Lisäksi muodostettiin esitys nykyisen toimintamallin muuttamiseksi ennen lopullista siirtymistä Kukoistavan Ajoksen mallin toteuttamiseen.

Puumassapesurin suotautumisolojen kartoitus ja simulointi

Työn tavoitteena oli tutkia sellumassan suotautumiseen liittyviä tekijöitä Ahlstrom Machineryn Drum Displacer™ -puumassapesurissa (DD-pesuri). Teoriaosassa tarkasteltiin aluksi suotautumisen teoriaa kuitu-vesi-suspensiossa, minkä jälkeen esiteltiin suotautumisnopeuteen vaikuttavia fysikaalisia ja kemiallisia vaikutusmekanismeja. Seuraavaksi kuvattiin massan pesun yleisiä perusteita sekä teoriaa puumassapesureissa. Lopuksi tarkasteltiin pesurien kytkeytymistä muuhun kuitulinjaan sekä prosessista johtuvia pesun toiminnan ulkoisia häiriötekijöitä. Kokeellisen osan aluksi tarkasteltiin paine- ja lämpötilamittauksien avulla massapesurissa vallitsevia prosessioloja. Mittaustulosten perusteella pumppausolot pesurin suodoslinjoissa ovat vaikeahkot ja häiriötilanteita voi esiintyä, mutta käytäntö on osoittanut tästä olevan vain harvoin haittaa prosessin toiminnalle. Pesureissa toteutuneet syrjäytysnopeudet laskettiin ja niitä verrattiin syrjäytystestien antamiin tuloksiin. Kuitulinjasta riippuen testin vastaavuus tehdasprosessiin vaihteli suuresti. Syrjäytystesteillä kokeiltiin myös tehdasprosesseissa usein esiintyvien muuttujien vaikutusta sellukakun syrjäytettävyyteen. Kakun paksuus ja syrjäytyslämpötila vaikuttivat syrjäytysnopeuteen Darcyn lain mukaisesti. Alipaineen massakakun alapuolella havaittiin huonontavan syrjäytysnopeutta verrattuna tilanteeseen, jossa kakun alla vallitsi ilmanpaine. Tämä havainto on selvästi ristiriidassa suotautumisen teorian kanssa. Massakakun muodostumis-pH osoittautui ratkaisevaksi lopulliselle syrjäytysnopeudelle, sillä alkalisissa oloissa muodostetun kuitukakun syrjäytysnopeus ei enää parantunut happamalla syrjäytysnesteellä. Happamissa oloissa muodostetun kakun syrjäytysnopeus oli alkalisista parempi, mutta se alkoi hitaasti alentua, kun syrjäytysneste vaihtui alkaliseen. Massan laimentaminen ennen syrjäytystä alkalisella tehdassuodoksella puhtaan veden sijasta alensi ligniinipitoisella massalla lopullista syrjäytysnopeutta. Shirato-Tillerin mallilla ja Jönssonin staattisella mallilla simuloitiin numeerisesti syrjäytystestiä kahdessa eri pH:ssa, ja simulointituloksia verrattiin vastaavissa oloissa tehtyihin syrjäytystesteihin. Shirato-Tillerin mallin antamien syrjäytysnopeuksien havaittiin olevan lähellä syrjäytystestien nopeuksia, kun Jönssonin mallin antamat tulokset jäivät huomattavasti testituloksia alemmiksi. Herkkyystarkastelussa havaittiin mallien olevan varsin herkkiä parametrien virheille. Hajonta vaadittavien kuituparametrien määrityksissä ja menetelmien työläys rajoittavat numeerisen simuloinnin käytettävyyttä, sillä kuituparametrien määrityksen vaatima työmäärä on ainakin toistaiseksi syrjäytystestiä suurempi. Lopuksi todettiin, että oikeiden syrjäytysolosuhteiden käyttö on ensiarvoisen tärkeää oikeiden tulosten saamiseksi sekä kokeellisessa että numeerisessa simuloinnissa. Nykyinen syrjäytystestilaitteisto on pienin muutoksin käyttökelpoinen, kun massan testaus prosessioloissa tulee rutiininomaiseksi.

Tukin asemointi sahausta varten

Diplomityössä tutkittiin tukinpyörityksen yleisimpiä ongelmia. Tutkimus selvitti tukinpyörityksen ongelmien syitä, sekä määritti kahden tukinpyörityslaitteiston takuuarvot. Tutkimuksen kohteena oli myös prosessiparametrien muutoksen vaikutus pyöritystarkkuuteen. Tukin pyöritysvirheen ja saannon yhteyttä tutkittiin teorian perusteella. Tukin onnistuneessa asemoinnissa sahaukseen täytyy hallita tukinpyöritys sekä -suuntaus. Tukin virheellinen asemointi heikentää saantoa. Raaka-ainekustannukset ovat suurimmat yksittäiset kustannukset sahoilla, siksi tukin virheellinen asemointi heikentää sahan taloudellista tulosta voimakkaasti. Työn tuloksista käy ilmi, ettei tukinpyörityksen onnistuminen riipu ainoastaan mekaanisista ratkaisuista, järjestelmän kaikkien komponenttien on toimittava moitteettomasti. Mekaniikka ei toteuta pyörityskäskyjä oikein, jos käskyt ovat epätarkkoja. Tukinpyörityksen tarkkuuden mittaukseen on kiinnitetty huomiota vasta äskettäin. Tunnusluvut, jotka kuvaavat tukinpyöritystarkkuutta ovat vakiintumassa yleiseen käyttöön. Työn tulosten perusteella voidaan tukinpyörityslaitteistojen myynti perustaa tutkimustiedolle.