Uracil-DNA glycosylase–DNA substrate and product structures: Conformational strain promotes catalytic efficiency by coupled stereoelectronic effects

Enzymatic transformations of macromolecular substrates such as DNA repair enzyme/DNA transformations are commonly interpreted primarily by active-site functional-group chemistry that ignores their extensive interfaces. Yet human uracil–DNA glycosylase (UDG), an archetypical enzyme that initiates DNA base-excision repair, efficiently excises the damaged base uracil resulting from cytosine deamination even when active-site functional groups are deleted by mutagenesis. The 1.8-Å resolution substrate analogue and 2.0-Å resolution cleaved product cocrystal structures of UDG bound to double-stranded DNA suggest enzyme–DNA substrate-binding energy from the macromolecular interface is funneled into catalytic power at the active site. The architecturally stabilized closing of UDG enforces distortions of the uracil and deoxyribose in the flipped-out nucleotide substrate that are relieved by glycosylic bond cleavage in the product complex. This experimentally defined substrate stereochemistry implies the enzyme alters the orientation of three orthogonal electron orbitals to favor electron transpositions for glycosylic bond cleavage. By revealing the coupling of this anomeric effect to a delocalization of the glycosylic bond electrons into the uracil aromatic system, this structurally implicated mechanism resolves apparent paradoxes concerning the transpositions of electrons among orthogonal orbitals and the retention of catalytic efficiency despite mutational removal of active-site functional groups. These UDG/DNA structures and their implied dissociative excision chemistry suggest biology favors a chemistry for base-excision repair initiation that optimizes pathway coordination by product binding to avoid the release of cytotoxic and mutagenic intermediates. Similar excision chemistry may apply to other biological reaction pathways requiring the coordination of complex multistep chemical transformations.

Lifecycle Information Management of a Mass Customized Product

Diplomityön tavoitteena on tutkia mitä uusia tiedonhallinnallisia ongelmia ilmenee, kun massaräätälöidyn tuotteen tuotetieto hallitaan läpi tuotteen elinkaaren, sekä miten nämä ongelmat voitaisiin ratkaista. Ongelmat ja haasteet kerätään kirjallisuuslähteistä ja massaräätälöintiprosessi yhdistetään PLM-vaiheisiin. Ratkaisua tutkitaan testaamalla kuinka standardit STEP ja PLCS sekä standardeja tukeva PLM järjestelmä voisivat tukea massaräätälöidyn tuotteen elinkaaren tiedonhallintaa. MC tuotteiden ongelmia ovat tuoterakenteen monimutkaisuus, jäljitettävyys ja muutosten hallinta läpi elinkaaren. STEP ja PLCS pystyvät kummatkin tahollaan tukemaan tiedonhallintaa. MC-tuotteen geneerinen tuoterakenne on kuitenkin manuaalisesti liittettävä elinkaaritiedon tukemiseen. PLM-järjestelmä pystyy tukemaan MC-tuotteiden elinkaarta, mutta koska toiminto ei ole järjestelmään sisäänrakennettuna, MC-tuotteiden tukemisen parantamisessa on edelleen haasteita.

A Product Twistor Space

∗Research supported in part by NSF grant INT-9903302.

Managing Configurable Products in Mass Customization

Massaräätälöinti on tärkeä osa nykyaikaista tuotestrategiaa. Massaräätälöinti mahdollistaa asiakaskohtaisesti muokattujen tuotteiden valmistuksen massatuotannon tehokkuudella. Massaräätälöinti edellyttää laajamittaista tietojärjestelmien hyväksikäyttöä, niin räätälöityjen tuotteiden mallinnuksessa, tuotteistuksessa kuin ylläpidossakin. Diplomityössä käsittelen taustatekijöitä jotka ovat johtaneet massaräätälöinnin syntyyn ja yleistymiseen. Käsittelyssä ovat myös erilaiset tavat toteuttaa massaräätälöintiä ja tietojärjestelmät jota tukevat massaräätälöintiä. Diplomityön empiirisessä osassa tarkastellaan Nokia Networksin tapaa toteuttaa massaräätälöintiä sekä esitellään tärkeimmät tätä tukevat järjestelmät. Empiirisen osan painopiste on kuitenkin hyvin vahvasti keskittynyt yhteen tuoterakenteiden osaan, joka on aiheuttanut haasteita Nokia Networksin massaräätälöintikonseptille. Tämä tuoterakenteen osa on valjastettu moneen erilaiseen käyttöön, mikä aiheuttaa ongelmia tietojärjestelmissä ja prosesseissa joihin se on vaikuttamassa. Työn tarkoituksena on kartoittaa kaikki ne ongelmat joita tämä tuoterakenteen osa aiheuttaa sulavalle massaräätälöinnin toteuttamiselle, niin yleisesti kuin järjestelmä- ja prosessimielessäkin. Työ on tehty osana laajamittaista projektia. Projektin tarkoituksena on kehittää uusi ja joustavampi ratkaisu tuoterakenteisiin, mandollistaen asiakaskohtaisten räätälöityjen tuotteiden valmistamisen, niin että se sopii Nokia Networksin järjestelmä sekä prosessi ympäristöön.

Konfiguroituvan tuotteen tuoterakennesystematiikan kehittäminen

Ponsse Oyj:n kaltainen konfiguroituvaa, monimutkaista tuotetta valmistava yhtiö tarvitsee ehdottomasti nykyaikaisen modulaarisuuteen perustuvan tuoterakennesystematiikan. Käyttämällä osioita eri modulaarisuusmalleista ja soveltamalla niitä Ponssen näkökulmasta kaikkein edullisimmalla tavalla, on kehitetty ensimmäinen case - tapaus ja sen myötä mahdollisimman yksinkertainen toimintamalli. Mallissa on otettu huomioon myös useat tuoterakenteen kanssa vuorovaikutuksessa olevat tekijät. Myyntitilanteen valinnat ovat listattu konfigurointimatriisiin ja ne voivat olla itsenäisiä tai sulkea pois joitakin toisia valintoja. Kun sopiva koneyksilö on muodostettu, saadaan matriisista samantien tulostettua valintojen mukainen tuoteyksilö. Tuoteyksilön moduulirakenne toimii kyseisen, yksittäisen koneen työmääräimenä sekä koneenvalmistuksen dokumenttina, sillä luettelon yksi moduuli on yhden valmistettavantyövaiheen moduulipiirustus alimoduuleineen ja osineen. Moduulipiirustusten on siis otettava huomioon tuotannon, oston, suunnittelun ja dokumentoinnin näkökulmat. Piirustuksen laatijan on tiedettävä kyseisen moduulin valmistus eli koottavan komponenttikokoelman laajuus sekä tuotantolinjan että osto-osaston intressien mukaisesti. Piirustuksen on nivouduttava sitä kutsuvaan matriisiin ja kyseisen moduulin valinnan kytköksiin muihin moduuleihin nähden. Kaiken lisäksi piirustuksen on toimittava kokoonpano-ohjeena sekä jälkimarkkinoinnin työkaluna. Tässä työssä muodostettiin metsätraktorin ohjaamosta esimerkkitapaus. Case tapauksessa käytettiin työssä esitettyä uutta tuoterakennesystematiikkaa uuden modulaarisuussäännöstön käytöstä, laskettu sen aiheuttamat muutokset ja sen tuotantoon otosta on kerätty ensimmäiset kommentit. Esimerkillä pyrittiin saavuttamaan modulaarisen tuoterakenteen mahdollistamat edut ja projektia on jatkettu Ponsse Oyj:llä käsittämään muitakin tuotekokonaisuuksia.

Toiminnanohjausjärjestelmän nimikehallinnan kehittäminen

Työn tarkoituksena oli kehittää yrityksen nimikkeiden hallintaa osana uuden toiminnan-ohjausjärjestelmän käyttöönottoprojektia. Tavoitteena oli toiminnanohjausjärjestelmän ja suunnittelun tietojärjestelmien välisen tuotetiedon löydettävyyden ja käytettävyyden kehittäminen tuotteen tilaus –toimitus prosessin näkökulmasta. Työn ongelmaa tarkasteltiin ja analysoitiin tuotetiedon hallintaan ja toiminnanohjausjärjestelmiin liittyvän kirjallisuuden pohjalta. Aineistona käytettiin myös aihepiiriin liittyneitä aiempia tutkimuksia. Diplomityön tuloksena saatiin toiminnanohjausjärjestelmään standardoitu nimikkeistö ostettavista materiaaleista ja sekä itse valmistettavista tuotteista. Suunnittelun ja toiminnanohjausjärjestelmän välinen nimiketietojen siirto mahdollistettiin määrittämällä yhteydet ERP- ja CAD -järjestelmien välille. Järjestelmäintegraation ansiosta suunnittelussa muodostettuja tuoterakenteita voidaan käyttää hyväksi ERP –järjestelmän eri prosesseissa, kuten esimerkiksi tuotannossa ja hankinnoissa. Tehokkaan tuotetiedon hallinnan perusta on toimiva ja standardoitu nimikkeistö. Onnistuneen tiedonhallinnan edellytyksiä ovat tiedon yksikäsitteisyys, ajantasaisuus ja saatavuus. Olemassa olevaa tietoa tulee pystyä käyttämään mahdollisimman tehokkaasti hyväksi

Kattilalaitosten järjestelmällinen suunnittelu ja modulaarinen rakenne

Tämän diplomityön tavoitteena on tutkia kattilalaitosten järjestelmällistä suunnittelua, huomioiden laitoksen elinkaariprosessit ja modulaarinen tuoterakenne. Kattilalaitokset investointituotteina toteutetaan tyypillisesti projektitoimintamallilla, jolloin jokainen toimitus suunnitellaan alusta kyseisen kohteen vaatimusten perusteella. Päätöksenteon peruste on laitosasiakkaiden osalta tyypillisesti hinta, jonkavuoksi laitoksen perusratkaisut tulee olla ennalta määriteltyjä ja toimitusprosessi huolellisesti suunniteltu, jotta kustannukset ja aikataulu ovat ennustettavissa. Projektitoimituksissa projektipäälliköllä on merkittävä vastuu myös suunnittelun onnistumisesta ja käytössä olevat projektinhallintamallit ovat hyvin tuotekeskeisiä, jolloin vaatimuksia ei riittävästi huomioida ja siten toteutettu laitosratkaisu ei täytä usein sidosryhmien asettamia vaatimuksia. Monimutkaisten järjestelmien kehittämiseen ja suunnitteluun on olemassa Systems Engineering - suunnittelumalli, jonka hyödyntäminen energiatekniikan alalla on ollut vielä vähäistä. Malli tarjoaa yhdessä ISO/ICE 15288 standardin kanssa valmiit prosessit tuotteen järjestelmälliselle suunnittelulle. Modulaariset tuoterakenteet ovat olleet perusvaatimus komponenttien toimitusten osalta, mutta laitosjärjestelmien tuotteistaminen on koettu vaikeaksi runsaan räätälöintitarpeen takia. Prosessimaisella toimintamallilla voidaan tuottaa modulaarisia tuoterakenteita ja tehostaa kattilalaitosten muutosten hallintaa. Tutkimuksessa tunnistettiin tyypilliset kattilalaitoksen suunnittelun prosessit kattilalaitosten kokonaistoimituksiin erikoistuneelle KPA Unicon Oy:lle.

Murros projektikohtaisista ratkaisuista tuotteiden systemaattiseen kehittämiseen ja hallintaan

Tämä tutkimus käsittelee strategiamuutoksen toimeenpanoa projektiliiketoimintaympäristössä toimivan liiketoimintayksikön tuotekehitys-, suunnittelu- ja tuotetoimitusprosesseissa. Muutoksen tavoitteena on tuoterakenteiden ja toimitusprosessien hallinta pelkän resurssien hallinnan sijaan. Työn tavoitteena on kuvaus siitä, mitä muutoksia strategisten tavoitteiden saavuttaminen edellyttää liiketoimintayksikön tuoteprosessien, tuotearkkitehtuurin ja tietojärjestelmien osalta. Tutkimuksen teoriaosuus käsittelee teknologiastrategiaa, tuotetiedon hallintaa, tuotearkkitehtuureja sekä tuotekehitystoiminnan prosesseja ja menestystekijöitä. Tutkimuksen empiriaosuudessa peilataan liiketoimintayksikön nykytilaa ja strategisia tavoitteita esitettyyn teoreettiseen viitekehykseen, sekä suoritetaan analyysi tavoitellun muutoksen edellytyksistä. Työn tulos sisältää sarjan toimenpiteitä ja näistä muodostetun käsitekartan, joka kuvaa muutosprosessia kokonaisuutena: tuoterakenteiden, tuotetiedon hallinnan, prosessien ja organisaatioiden osalta.

Varioituvat moduulit liikuteltavissa murskauslaitoksissa

Tässä diplomityössä tutkitaan Metso Mineralsin moduuli- sekä tuoterakennemaailmaa. Työn tarkoituksena on löytää uusia mahdollisuuksia moduuli- ja tuoterakennemaailman kuvaamiseen sekä niiden hallitsemiseen. Työssä otetaan kantaa asioihin pääsääntöisesti moduulin näkökulmasta. Työssä määritellään kohdeyritystä parhaiten palveleva varioituvan moduulin periaatteellinen rakenne. Työssä annetaan moduulien uudelleenkäytön tehostamiseen sekä helpottamiseen tähtääviä ehdotuksia. Varioituvien moduulien näkökulmasta tarkastellaan nykyisiä tuoterakenneperiaatteita, ja ehdotetaan uutta tapaa lähestyä lopputuotteita. Varioituvien moduulien ja uusien tuoterakenteiden johtamiseen liittyvistä toimenpiteistä annetaan ehdotuksia, sekä määritellään niille omistajuudet. Työn lopputuloksena saadaan kokonaisvaltainen näkemys mahdollisesta tavasta nähdä ja hallita moduuli- ja tuoterakennemaailma.

Koivupintaisen havuvanerin kustannustehokkuuden parantaminen

Metsäteollisuuden kiristyvä kilpailutilanne ja globalisoituminen ajavat metsäteollisuusyritykset uuteen tilanteeseen. Säästöä ja tehokkuutta pyritään hakemaan kaikin keinoin ja kaikesta toiminnasta. Samalla kehitetään uusia liiketoimintamuotoja tukemaan jo olemassa olevia ja korvaamaan vanhentuneita. Uuden tuotteen lanseeraus ei aina käy kivuttomasti, eikä elinkaarensa alkuvaiheessa tuotteen valmistaminen välttämättä tuota toivottua taloudellista tulosta. Verrattain uuden vanerituotteen kustannustehokkuuden parantamisen tarve havaittiin myös kohdeyrityksessä. Kirjallisuuden perusteella selvitettiin kohdeyrityksen tilanteeseen soveltuvia menetelmiä tietyn vanerituotteen valmistuskustannusten alentamiseksi. Tavoitekustannuslaskenta, Kaizen-laskenta ja jatkuvan parantamisen periaatteet ovat yleisesti tunnettuja menetelmiä tuotteen valmistuskustannusten hallitsemiseen. Näitä menetelmiä sovellettiin työssä kohdeyrityksen tarpeen mukaisiksi, tavoitteena tietyn vanerituotteen valmistuskustannusten alentaminen. Aluksi paikallistettiin tuotteen kustannusten muodostuminen ja suurimmat kustannuksia aiheuttavat tekijät. Selvityksen pohjalta määritettiin konkreettisia kustannustehokkuutta parantavia toimenpiteitä. Raaka-aineen kulutuksen vähentäminen ja tuoterakenteiden optimointi havaittiin teoreettisten laskelmien perusteella tehokkaimmiksi valmistuskustannusten alentamiskeinoiksi.

Modulaarisen tuotteen mallivalikoiman ja tuoterakenteen keventäminen

Työn päätavoitteena on analysoida Konecranesin nosturiohjaamoperheitä ja tehdä analyysin pohjalta ehdotuksia liiketoimintayksiköiden käyttämän ohjaamovalikoiman ja modulaarisen tuoterakenteen keventämisestä. Ohjaamovalikoiman ja ohjaamojen tuoterakenteen keventämiselle on tarvetta koska laajan ohjaamovalikoiman ja monimutkaisen tuoterakenteen myötä tuotehallinta on vaikeutunut hankaloittaen myyntiprosessia ja lisäten samalla myös tuotteen tilaus-toimitusprosessin virhealttiutta ja kustannuksia. Suuren valikoiman ja monimutkaisen tuoterakenteen takia tuotekonfiguroinnissa tarvittavia teknisiä lausekkeita ei voida myöskään soveltaa kaikkiin ohjaamomalleihin ja ne ovatkin sen takia jääneet vajaakäyttöön Työn tuloksena ehdotetaan elinkaarensa päähän tulleiden ja/tai duplikaateiksi luokiteltavien mallien poistamista valikoimasta ja vain vähäistä myyntipotentiaalia omaavien tuotteiden siirtämistä erikoistuotteiden valikoimaan tarjottavaksi suunnittelua vaativina, projektiluonteisina tuotteina. Työn tuloksena ehdotetaan myös ohjaamoperheiden tuoterakenteen yhtenäistämistä ja tuotealustojen vari-oituvuuden vähentämisestä siirtämällä pienen myyntipotentiaalin omaavia alustoja projektituotteiksi.

Yrityksen tuoterakenteen määrittäminen olioparadigmalla

Tässä työssä tutkitaan yrityksen tuoterakenteen toteuttamista olioparadigmalla osana vanhenevan tuotannonohjausjärjestelmän uudistamista. Työssä on tunnistettu olioparadigman keskeiset rakenteet sekä tarkasteltu suunnittelumalleja, joita hyödyntämällä voidaan määrittää ja toteuttaa monimutkaisia sekä laajennettavia tuoterakenteita. Työn tavoitteena oli muodostaa tuoterakenteen runko, jota muokkaamalla on mahdollista toteuttaa erityyppisiä tuoterakenteita. Työ on rajattu siten, että todellista tuoterakennetta ei toteuteta. Tutkimuksen tuloksena havaittiin, että oliokeskeisyydellä voidaan toteuttaa tuoterakenteita, joita on mahdollista tulevaisuudessa muokata yrityksen tarpeisiin mukauttaen siten, että tuoterakenteen runkoon ei tarvitse tehdä suuria muutoksia. Olioperusteisella lähestymisellä voidaan mallintaa hyvin erityyppisiä ja ymmärrettäviä käsitteitä. Oliokeskeisellä lähestymistavalla voidaan toteuttaa myös muut vanhenevan tuotannonohjausjärjestelmän osa-alueet.

Synthesis of galacto-oligosaccharide from lactose using beta-galactosidase from Kluyveromyces lactis: studies on batch and continuous UF membrane-fitted bioreactors

A study of galacto-oligosaccharides (GOS) synthesis from lactose with beta-galactosidase from Kluyveromyces lactis (Maxilact(R) L2000) was carried out. The synthesis was performed using various initial lactose concentrations ranging from 220 to 400 mg/mL and enzyme concentrations ranging from 3 to 9 U/mL, and was investigated at 40degreesC and pH 7, in a stirred-tank reactor. In the experimental range examined, the results showed the amount of GOS formed depended on lactose concentration but not on enzyme concentration. Galactose was a competitive inhibitor, while glucose was a non-competitive inhibitor. In a further study, a laboratory-scale reactor system, fitted with a 10-kDa NMWCO composite regenerated cellulose membrane, was used in a continuous process. The reactor was operated in cross-flow mode. The effect of operating pressures on flux and productivity was investigated by applying different transmembrane pressures to the system. The continuous process showed better production performance compared to the batch synthesis with the same lactose and enzyme concentrations at 40degreesC, pH 7. Comparison of product structures from batch and continuous processes, analyzed by HPAEPAD and methylation analysis, showed similarities but differed from the structures found in a commercial GOS product (Vivinal(R)GOS). (C) 2004 Wiley Periodicals, Inc.

Construção de um sistema de gestão de materiais - MRP - Integrado ao Jogo de Empresas Mercado Virtual

Pós-graduação em Engenharia de Produção - FEB

Síntese de tetra-hidropiridinas por meio de reações multicomponentes

Multicomponent Reactions are defined as reactions between three or more reagents in a single reaction step in the same reaction vial, forming a product that includes the majority of atoms and structural characteristics of the reagents. Thus these reactions save time and energy. One of the ways to improve the yield and reaction time of a multicomponent reaction is to use different catalysts, an example of catalyst that shows great potential and has been studied in recent years is the molecular iodine is known to be a Lewis acid with high catalytic power. The functionalized piperidines, also known as tetrahydropyridines, are alkaloids that have pharmacological potential, this is due to the piperidine ring present in many natural product structures with muscarinic activity, nicotine, analgesic, antipsychotic, anti-proliferative, among others. In this paper we describe studies about on the application of molecular iodine (I2) in the multicomponent reaction between aniline derivatives, benzaldehyde and β-ketoester (methyl acetoacetate) for the synthesis of functionalized piperidines and the synthesis of a corresponding piperidone by acid hydrolysis. Data analysis allowed us to demonstrate the efficacy of molecular iodine in the synthesis of functionalized piperidines, obtaining results with yields 44-87% and short reaction time of 8 to 24 hours, and the efficacy of acid hydrolysis of enamine in the structure of the tetrahydropyridine derivative in a yield of 81%