Material processing and surface reaction studies in free piston driven shock tube

Recently established moderate size free piston driven hypersonic shock tunnel HST3 along with its calibration is described here. The extreme thermodynamic conditions prevalent behind the reflected shock wave have been utilized to study the catalytic and non-catalytic reactions of shock heated test gases like Ar, N2 or O2 with different material like C60 carbon, zirconia and ceria substituted zirconia. The exposed test samples are investigated using different experimental methods. These studies show the formation of carbon nitride due to the non-catalytic interaction of shock heated nitrogen gas with C60 carbon film. On the other hand, the ZrO2 undergoes only phase transformation from cubic to monoclinic structure and Ce0.5Zr0.5O2 in fluorite cubic phase changes to pyrochlore (Ce2Zr2O7±δ) phase by releasing oxygen from the lattice due to heterogeneous catalytic surface reaction.

Drag reduction by a forward facing aerospike for a large angle blunt cone in high enthalpy flows

Drag reduction studies are conducted using a flat disc tipped aerospike for a 120-degree apex angle blunt cone model in high enthalpy flows. Accelerometer based force balance is used for the drag force measurement in the newly established free piston driven shock tunnel, HST3. Drag reduction upto about 58 percent has been achieved for Mach 8 flow of 5 MJ/kg specific enthalpy at zero degree angle of attack.

Drag reduction by counterflow supersonic jet for a blunt cone in high enthalpy flows

Counterflow supersonic jet is used as a drag reduction device during the experiments in free piston driven shock tunnel, HST3. Accelerometer based force balance is employed to measure the drag force experienced by the 60-degree apex angle blunt cone model without and with the supersonic jet opposing the hypersonic flow. It is observed that the drag force decreases with increase in injection pressure ratio until the critical injection pressure is reached. Maximum reduction in drag force of 44 percent is recorded at the critical injection pressure ratio 22.36. Further increase in injection pressure ratio has reduced the percentage drag reduction. Change in nature of the flowfield around the model has also been observed across the critical injection pressure ratio.

Accelerometer-Based Force Balance for High Enthalpy Facilities

A single component accelerometer-based force balance is developed, calibrated, and used for high enthalpy applications. Functionality of this force balance, for such applications, is demonstrated for the first time during high enthalpy tests in a newly established free piston-driven shock tunnel, HST3, using a 60 degrees apex angle blunt cone model at 0 degrees angle of incidence. Usefulness of this force balance is also confirmed, for much complicated high enthalpy flow situations, during the drag reduction studies with counterflow supersonic jet from the stagnation point.

Experimental Investigation of Heat Fluxes in the Vicinity of Protuberances on a Flat Plate at Hypersonic Speeds

Heat transfer rates measured in front and to the side of a protrusion on an aluminum flat plate subjected to hypersonic flow at zero angle of attack are presented for two flow enthalpies of approximately 2 MJ/kg and 4.5 MJ/kg. Experiments were conducted in the hypersonic shock tunnel (HST2) and free piston driven HST3 at a freestream Mach number of 8. Heat transfer data was obtained for different geometries of the protrusion of a height of 4 mm, which is approximately the local boundary layer thickness. Comparatively high rates of heat transfer were obtained at regions of flow circulation in the separated region, with the hottest spot generally appearing in front of the protuberance. Experimental values showed moderate agreement with existing empirical correlations at higher enthalpy but not at all for the lower enthalpy condition, although the correlations were coined at enthalpy values nearer to the lower value. Schlieren visualization was also done to investigate the flow structures qualitatively.

Study of histone H3 lysine 56 deacetylation in saccharomyces cerevisiae

Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, l'acétylation de l'histone H3 sur la lysine 56 (H3K56ac) est présente sur les histones néo-synthétisées déposées derrière les fourches de réplication et est essentielle pour préserver la viabilité cellulaire en réponse au dommage à l'ADN. La désacétylation d'H3K56 sur l'ensemble du génome catalysée par Hst3 et Hst4 et a lieu en phase G2 ou M. H3K56ac est une lame à double tranchant. L'absence d'H3K56ac rend les cellules sensibles aux dommages à l'ADN. En revanche, un excès d'acétylation d'H3K56 dans un mutant hst3Δ hst4Δ a des conséquences encore plus sévères tels que la thermo-sensibilité, l'hypersensibilité aux agents génotoxiques, l'instabilité génomique ainsi qu'une courte durée de vie réplicative. Les désacétylases Hst3 et Hst4 sont étroitement régulées au cours du cycle cellulaire afin de permettre à l'H3K56ac d'exercer son rôle en réponse aux dommages à l'ADN tout en évitant les conséquences néfastes de l'hyperacétylation d'H3K56. Dans cette thèse, nous avons identifié la machinerie moléculaire responsable de la dégradation de Hst3. De plus, nous avons exploré les raisons pour lesquelles l'absence de désacétylation donne lieu aux phénotypes du mutant hst3Δ hst4Δ. Au chapitre 2, nous démontrons que la dégradation d'Hst3 peut être complétée avant l'anaphase. Ceci suggère que la désacétylation de H3K56 a lieu durant une courte fenêtre du cycle cellulaire se situant entre la complétion de la phase S et la métaphase. De plus, nous avons identifié deux sites de phosphorylation d'Hst3 par la kinase cycline-dépendante 1 (Cdk1) et démontré que ces évènements de phosphorylation conduisent à la dégradation d'Hst3 in vivo. Nous avons aussi démontré que l'ubiquityltransférase Cdc34 et l'ubiquitine ligase SCFCdc4 sont requises pour la dégradation d'Hst3. Finalement, nous avons montré que la phosphorylation d'Hst3 par la kinase mitotique Clb2-Cdk1 peut directement entraîner l'ubiquitylation d'Hst3 par SCFCdc4 in vitro. Au chapitre 3, nous avons étudié les mécanismes moléculaires sous-jacents à la sensibilité extrême du mutant hst3Δ hst4Δ aux agents qui endommagent l'ADN. Nous avons établi qu'en raison de la présence anormale d'H3K56ac devant les fourches de réplication, le mutant hst3Δ hst4Δ exhibe une forte perte de viabilité lorsqu'exposé au méthyl méthanesulfonate (MMS) durant un seul passage à travers la phase S. Nous avons aussi découvert que, malgré le fait que le point de contrôle de réponse aux dommages à l'ADN est activé normalement dans le mutant hst3Δ hst4Δ, ce mutant est incapable de compléter la réplication de l'ADN et d'inactiver le point de contrôle pour une longue période de temps après exposition transitoire au MMS. L'ensemble de nos résultats suggère que les lésions à l'ADN induites par le MMS dans le mutant hst3Δ hst4Δ causent une forte perte de viabilité parce que ce mutant est incapable de compléter la réplication de l'ADN après une exposition transitoire au MMS. Dans la deuxième section du chapitre 3, nous avons employé une approche génétique afin d'identifier de nouveaux mécanismes de suppression de deux phénotypes prononcés du mutant hst3Δ hst4Δ. Nous avons découvert que la délétion de plusieurs gènes impliqués dans la formation de frontières entre l'hétérochromatine et de l'euchromatine atténue les phénotypes du mutant hst3Δ hst4Δ sans réduire l'hyperacétylation d'H3K56. Nos résultats indiquent aussi que l'abondante acétylation de l'histone H4 sur la lysine 16 (H4K16ac) est néfaste au mutant hst3Δ hst4Δ. Ce résultat suggère un lien génétique intriguant entre l'acétylation d'H3K56 et celle d'H4K16. L'existence de ce lien était jusqu'à présent inconnu. Nous avons identifié un groupe de suppresseurs spontanés où H3K56ac est indétectable, mais la majorité de nos suppresseurs ne montrent aucune réduction flagrante d'H3K56ac ou d'H4 K16ac par rapport aux niveaux observés dans le mutant hst3Δ hst4Δ. Une étude plus approfondie de ce groupe de suppresseurs est susceptible de mener à la découverte de nouveaux mécanismes génétiques ou épigénétiques permettant d'éviter les conséquences catastrophiques de l'hyperacétylation d'H3K56 chez le mutant hst3Δ hst4Δ. En résumé, cette thèse identifie la machinerie moléculaire responsable de la dégradation d'Hst3 (une désacétylase d'H3K56) durant une fenêtre de temps situées entre la fin de la phase S et la métaphase. Nos résultats permettent aussi d'expliquer pourquoi la dégradation d'Hst3 précède le début de la phase S durant laquelle l'acétylation d'H3K56 s'accumule derrière les fourches de réplication afin d'exercer son rôle de mécanisme de défense contre le dommage à l'ADN. De plus, nous avons identifié plusieurs suppresseurs qui permettent de contourner le rôle important d'Hst3 et Hst4 en réponse au dommage à l'ADN. Plusieurs suppresseurs révèlent un lien génétique inattendu entre deux formes abondantes d'acétylation des histones chez Saccharomyces cerevisiae, soit H3K56ac et H4K16ac.

The Schizosaccharomyces pombe hst4+ Gene Is a SIR2 Homologue with Silencing and Centromeric Functions

Although silencing is a significant form of transcriptional regulation, the functional and mechanistic limits of its conservation have not yet been established. We have identified the Schizosaccharomyces pombe hst4+ gene as a member of the SIR2/HST silencing gene family that is defined in organisms ranging from bacteria to humans. hst4Δ mutants grow more slowly than wild-type cells and have abnormal morphology and fragmented DNA. Mutant strains show decreased silencing of reporter genes at both telomeres and centromeres. hst4+ appears to be important for centromere function as well because mutants have elevated chromosome-loss rates and are sensitive to a microtubule-destabilizing drug. Consistent with a role in chromatin structure, Hst4p localizes to the nucleus and appears concentrated in the nucleolus. hst4Δ mutant phenotypes, including growth and silencing phenotypes, are similar to those of the Saccharomyces cerevisiae HSTs, and at a molecular level, hst4+ is most similar to HST4. Furthermore, hst4+ is a functional homologue of S. cerevisiae HST3 and HST4 in that overexpression of hst4+ rescues the temperature-sensitivity and telomeric silencing defects of an hst3Δ hst4Δ double mutant. These results together demonstrate that a SIR-like silencing mechanism is conserved in the distantly related yeasts and is likely to be found in other organisms from prokaryotes to mammals.