Tubulin post-translational modifications (tPTMs) are currently studied as vital, yet obscure, cytoskeletal regulators. Their regulatory function relies on the spatiotemporal control over the activity of multiple tubulin modifying enzymes that functionalize microtubules, enabling their differentiation. The cilium, one of the organelles with the richest tPTMs diversity, has been studied with determination for the last decades, allowing the interrogation of the molecular processes that give rise to its function. The inner structure of this thin organelle, the axoneme, comprises a microtubule scaffold periodically decorated with macromolecular complexes whose characterization has been achieved with pseudoatomic detail. The molecular distribution and mechanism of action of tPTMs in cilia remain elusive. Using a combination of immunolabelling and cryoelectron tomography we interrogated the molecular function two tPTMs in the axonemal context. We showed that tubulin polyglycylation spanned most of the microtubular surface and was required for axonemal dynein activity regulation and male fertility. Additionally, there was an enrichment of polyglutamylation on a single microtubule protofilament, forming a pattern complementary to that of polyglycylation, that was required for proper coupling of microtubule sliding and bending forces during ciliary beating.

No description available.

No description available.

Tato práce se zabývá strukturní studií dvou proteinů: proteinu Tail morphogenetic protein H (TmpH) bakteriofága 812, který napadá Zlatého stafylokoka (Staphylococcus aureus) a hexamerinu z potemníka (Tribolium castaneum). S. aureus je jedním z nejvíce rezistentních patogenů způsobující onemocnění s vysokou morbiditou a mortalitou. Bakteriofág 812 je schopen infikovat a lyzovat 95 % kmenů S. aureus a má potenciální využití ve fágové terapii. Protein TmpH je součástí virionu tohoto fága. V rámci této práce bylo připraveno několik plazmidů nesoucích gen TmpH, které byly použity pro rekombinantní expresi proteinu v buňkách E. coli BL21(DE3). Protein byl vyčištěn afinitní a gelovou chromatografií. Pro čistý protein byly optimalizovány krystalizační podmínky. Hexamerin je nejhojnějším proteinem larev a kukel hmyzu s dokonalou proměnou. V průběhu metamorfózy hexamerin slouží jako zdroj aminokyselin. V rámci této práce byl hexamerin izolován z kukel potemníka T. castaneum. Pro stanovení struktury hexamerinu byly použity dvě metody: rentgenová krystalografie a kryo-elektronová mikroskopie. Byly optimalizovány podmínky pro růst krystalů a vypěstovány krystaly vhodné pro sběr difrakčních dat. Nicméně struktura hexamerinu byla rychleji vyřešena kryo-elektronovou mikroskopií s rozlišením 3.2 . Znalost struktury hexamerinu umožní pochopení jeho funkce v regulaci vývoje hmyzu s dokonalou proměnou.

This work is focused on the visualization and thus in the aid in finding explanations for the behavior of polymer structures as they exist in solution. For this aim, preparation and imaging techniques based on cryo-TEM protocols were developed for a large variety of polymeric specimens using new commercially available devices and the results were compared with the findings of other means of structural investigations. The systems used in this work were chosen, as their investigations can be adapted to other polymer systems by slight adaptation of the preparation procedures.

Sowohl die kotranslationale Translokation von sekretorischen Proteinen durch die Membran als auch die Insertion von Membranproteinen sind essentielle Prozesse in allen lebenden Zellen. Sie erfordern die Sortierung des translatierenden Ribosoms zur Membran mittels des Signalerkenungspartikels (SRP), eines im Verlauf der Evolution konservierten Ribonukleoprotein-Partikels. SRP erkennt die Signalsequenz einer wachsenden Proteinkette, sobald diese aus dem Ribosom hervortritt. Die Bindung von SRP führt zum Anhalten der Peptidelongation (Elongationsarrest) und zum Andocken an den membrangebundenen SRP-Rezeptor (SR). In dieser Arbeit wird die 12 Å Kryo-Elektronenmikroskopie-Struktur eines Sortierungs-Komplexes dargestellt, der aus dem Säugetier-SRP gebunden an ein aktives Ribosom mit Signalsequenz besteht. Ein erstes molekulares Modell von SRP in dieser Konformation wurde erzeugt. Es zeigt wie die S-Domäne von SRP die große ribosomale Untereinheit nahe dem Peptidtunnel-Ausgang kontaktiert, um dort die Signalsequenz zu binden. Außerdem wird deutlich wie die Alu-Domäne von SRP in die Bindungsstelle für Elongationsfaktoren hineinreicht, wodurch die Elongationsarrest-Aktivität der Alu-Domäne erklärt wird. Auf dieser Basis konnte ein erstes Struktur-basiertes Modell der ersten Schritte der kotranslationalen Proteinsortierung entworfen werden. Darüberhinaus wurde auch der Schritt des Andockens an die Membran visualisiert, indem die Struktur des Ribosom-SRP-SR-Komplexes durch Kryo-EM gelöst wurde. Erste Schlüsse hinsichtlich des Mechanismus, der das Ribosom vom SRP zum Translokon transferiert, können hier gezogen werden. Als Nebenergebnis konnte durch die erreichte hohe Auflösung die Position des wichtigen ribosomalen Proteins L30e in der Kryo-EM-Struktur des Weizenkeim-Ribosoms idenifiziert werden. / Cotranslational translocation of proteins across or into membranes is a vital process in all kingdoms of life. It requires targeting of the translating ribosome to the membrane by the signal recognition particle (SRP), an evolutionary conserved ribonucleoprotein particle. SRP recognizes signal sequences of nascent protein chains emerging from the ribosome. Subsequent binding of SRP leads to pausing of peptide elongation and docking to the membrane-bound SRP receptor. Here, the 12 Å cryo-electron microscopy structure of a targeting complex is presented consisting of mammalian SRP bound to an active 80S ribosome carrying a signal sequence. A molecular model of SRP in this functional conformation was generated. The model reveals how the S-domain of SRP contacts the large ribosomal subunit at the nascent chain exit site to bind the signal sequence, and that the Alu-domain reaches into the elongation factor binding site of the ribosome explaining its elongation arrest activity. A molecular model of the first steps of protein targeting is presented. Moreover, also the docking step has been visualized by solving a cryo-EM structure of the ribosome-SRP complex bound to the SRP receptor. This structure provides first hints regarding the mechanism of ribosome transfer to the translocon. As a side result the position of the functionally significant ribosomal protein L30e has been identified in the high resolution maps of the wheat germ ribosome.

<p>Detta är ett examensarbete som genomförts hos Göteborg Energi AB och syftar till att utreda omkryogen uppgradering av biogas med fördel kan ske genom att producera nödvändig kyla medvärmedriven absorptionskylmaskin. Göteborg Energi är en av tre parter som tillsammans ska bygga enbiogasanläggning i Lidköping som ska vara i drift 2010. Anläggningen ska producera 30 GWhflytande biogas per år.</p><p>Arbetet utreder om det är fördelaktigt ur ekonomiskt, energimässigt och miljömässigt perspektiv attuppgradera biogas med kryogen teknik med värmeproducerad kyla. En jämförelse görs först medkryogen teknik där kylan är producerad med el och sen med andra uppgraderingstekniker. Som stödhar två olika processimuleringsprogram används, Hysys och DESIGN II.</p><p>Resultatet visar att energianvändningen ökar då värmedriven kyla används i jämförelse med kylaproducerad med el. 0,47 kW/Nm3 rågas för kryo med absorptionskyla och 0,29 kW/Nm3 rågas medel. Om det finns avsättning för spillvärmen kan energianvändningen i uppgraderingen minska till 0,29kW/Nm3 rågas och 0,15 kW/Nm3 rågas för systemet med värmedriven respektive eldriven kyla. Ijämförelse med andra uppgraderingstekniker ligger 0,47 kW/Nm3 bland de teknikerna med högstenergianvändning medans 0,29 kW/Nm3 placerar sig bland de teknikerna med lägstenergianvändning.</p><p>Resultat visar att klimatpåverkan från uppgraderingen, som kommer av metanslip och elanvändningen,minskar marginellt om kylan produceras med värme istället för el. Resultatet varierar mycket beroendepå hur koldioxidutsläppen från marginalelen beräknas. I jämförelse med andra uppgraderingsteknikerligger kryo lägre än de flesta andra. Undantaget är COOAB-tekniken som är överlägset bäst tack varalågt metanslip och liten elanvändning.</p><p>Ekonomisk jämförelse med andra uppgraderingstekniker visar att kostnaden för energianvändningenligger i samma nivå som övriga uppgraderingstekniker i jämförelsen, ca 0,03 kr/kWh uppgraderad gas.Om det finns avsättning för spillvärmen sjunker kostnaden till 0,024 och 0,02 kr/kWh uppgraderad gasför kryoteknik med kyla ifrån värme respektive el.</p><p>Min slutsats är att utnyttjande av spillvärmen är av stor vikt för att få god ekonomi och lågenergianvändning med kryogen uppgradering. En marginellt förbättrad miljöprestanda kan erhållas omnödvändig kyla produceras med värme istället för el då kryogen uppgradering används. Annars är detalltid mer fördelaktigt att använda el för att producera nödvändig kyla.</p> / <p>This is a master thesis that has been carried out at Göteborg Energi AB. It refers to investigate ifcryogenic upgrading of biogas with advantage can be done by producing necessary cold with a heatdriven absorption cooling machine. Göteborg Energi is one of three actors that together will build abiogas plant in Lidköping that will be up and running in 2010. The plant will produce 30 GWhliquefied biogas annually.</p><p>This thesis investigastes whether it is advantageous, to upgrade biogas with heat driven cooling, in aperspective of economy, energy use and environment. It compares cryogenic upgrading with coldproduced by electricity, but also by other techniques. Two different process simulation softwares havebeen used as support to this thesis; Hysys and DESIGN II.</p><p>The result shows that energy usage increases when the necessary cold is produced with heat instead ofelectricity; 0,47 kW/Nm3 rawgas for cryo upgrade with absorptions cooling and 0,29 kW/Nm3 rawgaswith cold produced by electricity. If it’s possible to use the waste heat to warm the digester, the energyconsumption for the upgrading can be reduced to 0,29 kW/Nm3 for the system with heat-driven cold,and 0,15 kW/Nm3 rawgas for cold produced by electricity. In comparison with other techniques forupgrading, 0,47 kW/Nm3 rawgas is a high value while 0,29 kW/Nm3 rawgas is among the lowestvalues for energy use.</p><p>The impact on the climate emerges from the use of electricity and when methane slips out from theupgrading plant. The result shows that the impact on the climate is slightly decreased for cryogenicupgrading when the cold is produced with a heat driven absorption machine instead of electricity. Theresult varies a lot due to how one calculate the emission of carbon dioxide from the electricity on themargin. In comparison with other upgrading techniques, the climate impact from cryogenic upgradingis less, other than the COOAB-technique that is superior because of its low methane slip and lowdemand of electricity.</p><p>An economical comparison shows that the cost for energy usage is about the same for cryogenic as forother techniques; approximately 0,03 SEK/kWh upgraded gas. If one can utilize the waste heat, thecost would be decreased to 0,024 and 0,02 SEK/kWh upgraded gas for the system with cryogenicupgrading with cooling from absorption machine respectively cooling produced with electricity.</p><p>My conclusion is that the utilization of the waste heat is essential if one wishes to get good economyand low energy use for the upgrading of biogas with cryogenic methods. A slightly increasedenvironmental improvement can be received if one change the cold production from electricity to heat,otherwise it is always more advantageous to use electricity for cryogenic methods.</p>

Detta är ett examensarbete som genomförts hos Göteborg Energi AB och syftar till att utreda omkryogen uppgradering av biogas med fördel kan ske genom att producera nödvändig kyla medvärmedriven absorptionskylmaskin. Göteborg Energi är en av tre parter som tillsammans ska bygga enbiogasanläggning i Lidköping som ska vara i drift 2010. Anläggningen ska producera 30 GWhflytande biogas per år. Arbetet utreder om det är fördelaktigt ur ekonomiskt, energimässigt och miljömässigt perspektiv attuppgradera biogas med kryogen teknik med värmeproducerad kyla. En jämförelse görs först medkryogen teknik där kylan är producerad med el och sen med andra uppgraderingstekniker. Som stödhar två olika processimuleringsprogram används, Hysys och DESIGN II. Resultatet visar att energianvändningen ökar då värmedriven kyla används i jämförelse med kylaproducerad med el. 0,47 kW/Nm3 rågas för kryo med absorptionskyla och 0,29 kW/Nm3 rågas medel. Om det finns avsättning för spillvärmen kan energianvändningen i uppgraderingen minska till 0,29kW/Nm3 rågas och 0,15 kW/Nm3 rågas för systemet med värmedriven respektive eldriven kyla. Ijämförelse med andra uppgraderingstekniker ligger 0,47 kW/Nm3 bland de teknikerna med högstenergianvändning medans 0,29 kW/Nm3 placerar sig bland de teknikerna med lägstenergianvändning. Resultat visar att klimatpåverkan från uppgraderingen, som kommer av metanslip och elanvändningen,minskar marginellt om kylan produceras med värme istället för el. Resultatet varierar mycket beroendepå hur koldioxidutsläppen från marginalelen beräknas. I jämförelse med andra uppgraderingsteknikerligger kryo lägre än de flesta andra. Undantaget är COOAB-tekniken som är överlägset bäst tack varalågt metanslip och liten elanvändning. Ekonomisk jämförelse med andra uppgraderingstekniker visar att kostnaden för energianvändningenligger i samma nivå som övriga uppgraderingstekniker i jämförelsen, ca 0,03 kr/kWh uppgraderad gas.Om det finns avsättning för spillvärmen sjunker kostnaden till 0,024 och 0,02 kr/kWh uppgraderad gasför kryoteknik med kyla ifrån värme respektive el. Min slutsats är att utnyttjande av spillvärmen är av stor vikt för att få god ekonomi och lågenergianvändning med kryogen uppgradering. En marginellt förbättrad miljöprestanda kan erhållas omnödvändig kyla produceras med värme istället för el då kryogen uppgradering används. Annars är detalltid mer fördelaktigt att använda el för att producera nödvändig kyla. / This is a master thesis that has been carried out at Göteborg Energi AB. It refers to investigate ifcryogenic upgrading of biogas with advantage can be done by producing necessary cold with a heatdriven absorption cooling machine. Göteborg Energi is one of three actors that together will build abiogas plant in Lidköping that will be up and running in 2010. The plant will produce 30 GWhliquefied biogas annually. This thesis investigastes whether it is advantageous, to upgrade biogas with heat driven cooling, in aperspective of economy, energy use and environment. It compares cryogenic upgrading with coldproduced by electricity, but also by other techniques. Two different process simulation softwares havebeen used as support to this thesis; Hysys and DESIGN II. The result shows that energy usage increases when the necessary cold is produced with heat instead ofelectricity; 0,47 kW/Nm3 rawgas for cryo upgrade with absorptions cooling and 0,29 kW/Nm3 rawgaswith cold produced by electricity. If it’s possible to use the waste heat to warm the digester, the energyconsumption for the upgrading can be reduced to 0,29 kW/Nm3 for the system with heat-driven cold,and 0,15 kW/Nm3 rawgas for cold produced by electricity. In comparison with other techniques forupgrading, 0,47 kW/Nm3 rawgas is a high value while 0,29 kW/Nm3 rawgas is among the lowestvalues for energy use. The impact on the climate emerges from the use of electricity and when methane slips out from theupgrading plant. The result shows that the impact on the climate is slightly decreased for cryogenicupgrading when the cold is produced with a heat driven absorption machine instead of electricity. Theresult varies a lot due to how one calculate the emission of carbon dioxide from the electricity on themargin. In comparison with other upgrading techniques, the climate impact from cryogenic upgradingis less, other than the COOAB-technique that is superior because of its low methane slip and lowdemand of electricity. An economical comparison shows that the cost for energy usage is about the same for cryogenic as forother techniques; approximately 0,03 SEK/kWh upgraded gas. If one can utilize the waste heat, thecost would be decreased to 0,024 and 0,02 SEK/kWh upgraded gas for the system with cryogenicupgrading with cooling from absorption machine respectively cooling produced with electricity. My conclusion is that the utilization of the waste heat is essential if one wishes to get good economyand low energy use for the upgrading of biogas with cryogenic methods. A slightly increasedenvironmental improvement can be received if one change the cold production from electricity to heat,otherwise it is always more advantageous to use electricity for cryogenic methods.

Zobrazovanie pomocou kryo-elektrónovej mikroskopie má svoje nezastúpiteľné miesto v analýze viacerých biologických štruktúr. Lokalizácia buniek kultivovaných na mriežke a ich segmentácia voči pozadiu alebo kontaminácii je základom. Spolu s vývojom viacerých metód hlbokého učenia sa podstatne zvýšila úspešnosť úloh sémantickej segmentácie. V tejto práci vyvinieme hlbokú konvolučnú neurónovú sieť pre úlohu sémantickej segmentácie buniek kultivovaných na mriežke. Dátový súbor pre túto prácu bol vytvorený pomocou dual-beam kryo-elektónového mikroskopu vyvinutého spoločnosťou Thermo Fisher Scientific Brno.

Pentameriska ligandstyrda jonkanaler (pLGICs) är avgörande för omvandlingen av kemisk till elektrisk signalöverföring i djurs nervsystem. Dysfunktion i dessa kanaler har visat sig vara kopplad till flera sjukdomar inklusive epilepsi, schizofreni, Alzheimers och autism, vilket gör dem till en måltavla för en mängd olika läkemedel. Att studera eukaryota kanaler är dock mycket utmanande, så upptäckten av prokaryota homologer, som är mycket lättare att studera, har därmed bidragit mycket till förståelsen för struktur och funktion hos proteiner i denna familj. I detta projekt producerades och renades en prokaryotisk pLGIC kallad DeCLIC från Escherichia coli. Strukturell bestämning av kanalen genomfördes med användning av kryo-elektronmikroskopi vid lågt pH och i närvaro av kalcium. En elektrontäthet med 3.4 Å upplösning uppnåddes och jämfördes med tidigare bestämda strukturer vid olika förhållanden i ett försök att bestämma hur proteinets struktur moduleras av kalcium och pH. Resultaten visar flera skillnader i kanalens konformation i närvaro och frånvaro av kalcium såväl som vid olika pH-värden. Dessutom antyder analys av den bestämda elektrontätheten ett möjligt intermediärt tillstånd vid lågt pH i närvaro av kalcium. / Pentameric ligand-gated ion channels (pLGICs) are crucial for the conversion of chemical to electrical signaling in the nervous system of mammals. Dysfunction in these channels has been found to be connected to several diseases including epilepsy, schizophrenia, Alzheimer’s, and autism, making them the target of a wide variety of therapeutic agents. However, studying eukaryotic channels is challenging so the discovery of prokaryotic homologs that are much easier to study has thus greatly helped in the understanding of the structure and function in this family of proteins. In this project, a prokaryotic pLGIC called DeCLIC was produced and purified from Escherichia coli. Structural determination of the channel was pursued using cryo-electron microscopy at a low pH and in the presence of calcium. An electron density at 3.4 Å resolution was achieved and compared to previously determined structures at different conditions in an attempt to determine the structural modulation of calcium and pH. Results show multiple differences in channel conformation in the presence and absence of calcium as well as in different pH conditions. Furthermore, analysis of the determined electron density suggests a possible intermediate state at low pH in the presence of calcium.