Cobalt- and Nickel-containing enzyme constructs from the sequences of methanogens

Aim. The conserved domain of sequences revealed in methanogens is considered for designing enzymes among which the attention has been focused on the metalloenzymes showing evolutionary significances. Methods. Molecular evolution, molecular modelling and molecular docking methods. Results. Molecular evolutionary hypothesis has been applied for designing cobalt-containing sirohydrocholine cobalt chelatase and nickel-containing coenzyme F420 non-reducing hydrogenase from conserved domains encompassing metaland substrate-binding sites. It was hypothesized that if any enzyme has similar or identical conserved domain in its catalytic region, the construct can bring similar catalytic activity. Using this approach, the region which covers such functional module has to be modeled for yielding enzyme constructs. The present approach has provided a high likelihood to design stable metalloenzyme constructs from the sequences of methanogens due to their low functional divergence. The resulted enzyme constructs have shown diverse reaction specificity and binding affinity with respective substrates. Conclusions. It seems to provide a new knowledge on understanding the catalytic competence as well as substrate-specificity of enzyme constructs. The resulted enzyme constructs could be experimentally reliable as the sequences originally driven from methanogenic archaea

Development of an In house Computer Code for the Simulation of Detonation Shock Dynamics in Underwater Explosion Scenario

Detonation Shock Dynamics (DSD), involved in an underwater explosion scenario is numerically simulated by an in-house computer code, ‘DSSDYN’. The simulation is based on Chapman-Jouguet (CJ) theory, formulated in Arbitrary Lagrangian Eulerian frame work. Specifically, the propagation of detonation front is simulated with‘Burn Fraction Model’. The classical burn fraction model is improved for achieving better computational efficiency. The simulation capability of DSS-DYN is demonstrated through a case study on explosion of PETN charge under the deep-water medium.Through this study, the salient features of DSD with better insight have been brought out. Besides, the physical parameters, such as work potential of PETN, are predicted efficiently.The apportionment of energy distributions indicates that about 70 % of chemical energy of explosive is transmitted to the surrounding water that is the major contribution of damage potential of the explosive. The predictions of peak velocity and peak pressure values by DSS-DYN and LS-DYNA show satisfactory comparison.DSS-DYN consumes lesser computational time (~1h), compared to LS-DYNA (~3h)

Current scenario on computer-aided metalloenzymes designing

The metalloenzymes are proteins with enzymatic activity which contain metals tightly bound in their active sites to display a chemical action. This review describes the recent developments and success of using computational methods and algorithmsfor designing industrial enzymes. A recent approach based on functional amino acids or peptides as characteristic molecular moieties and their conservations, has led to a significant expansion of the field of enzyme designing or enzyme mimics. Evolutionary conservation is accounted to consider designing enzymes while the metalloenzymes are a major concern due to their extensive role in catalytic activity and stability. The enzymes from methanogens may provide useful biocatalysts and may be even more valuable for biotransformation reactions, but their biotechnological applications are restricted. Therefore, a method based on the evolutionary hypothesis of conserved domain ofsequences obtained from methanogens would make a significant interest in synthetic enzyme biotechnology. Keywords: metalloenzymes designing, methanogens, evolutionary conservation.Металоферменти – це білки, що функціонують як ферменти. Вони містять метали, які взаємодіють в активних сайтах, що забезпечує їхню хімічну активність. У представленому огляді описано останні розробки та успішне застосування комп’ютерних методів і алгоритмів для конструювання промислових ферментів. Використання сучасного підходу на основі функціональних амінокислот або пептидів як характерних молекулярних компонентів та їхньої консервативності дозволило значно розширити сферу конструювання або імітування ферментів. Еволюційна консервативність важлива при конструюванні ферментів, серед яких основну зацікавленість представляють металоферменти через їхню суттєву роль у каталітичній активності та стабільності. Ферменти метаногенів можуть слугувати біокаталізаторами і навіть бути ціннішими для реакцій біотрансформації, однак їхнє застосування у біотехнології обмежене. Зважаючи на це, метод, оснований на еволюційній гіпотезі про консервативний домен послідовностей, отриманих із метаногенів, може стати корисним у сфері біотехнології синтетичних ферментів. Ключові слова: комп’ютерне конструювання металоферменти, метаногени, еволюційна консервативність.Металоферменти – це білки, що функціонують як ферменти. Вони містять метали, які взаємодіють в активних сайтах, що забезпечує їхню хімічну активність. У представленому огляді описано останні розробки та успішне застосування комп’ютерних методів і алгоритмів для конструювання промислових ферментів. Використання сучасного підходу на основі функціональних амінокислот або пептидів як характерних молекулярних компонентів та їхньої консервативності дозволило значно розширити сферу конструювання або імітування ферментів. Еволюційна консервативність важлива при конструюванні ферментів, серед яких основну зацікавленість представляють металоферменти через їхню суттєву роль у каталітичній активності та стабільності. Ферменти метаногенів можуть слугувати біокаталізаторами і навіть бути ціннішими для реакцій біотрансформації, однак їхнє застосування у біотехнології обмежене. Зважаючи на це, метод, оснований на еволюційній гіпотезі про консервативний домен послідовностей, отриманих із метаногенів, може стати корисним у сфері біотехнології синтетичних ферментів. Ключові слова: комп’ютерне конструювання металоферменти, метаногени, еволюційна консервативність

Development of FPGA Based System for Neutron Flux Monitoring in Fast Breeder Reactors

The project aims to calculate the frequency of the neutron flux by monitoring the signal from neutron detector from shutdown to full power over 10 decades. This neutron flux signal is input to the FPGA based MODULE. A mathematical relationship has been established between the neutron flux (frequency of the neutrons) and the area under the signal. Variable amplitude and occurrence have been accounted for. White noise has also been added and tested for.  VHDL has been used to simplify the otherwise complicated logic gate design. Mathematical modeling has been used as it is the most accurate of the available methods. Index Terms --  Neutron flux monitoring, area, pulse

Thermo Mechanical Analysis of Hard Faced Circular Grid Plate

In this paper, plasma transfer arc welding of hard faced circular grid plate was studied. Hard face deposition made by Plasma Transferred Arc Welding (PTAW) on grid plate at relatively high temperature, generates residual stresses due to differential shrinkage of the molten deposit, process-induced thermal gradients and difference in coefficients of thermal expansion between the deposit and base material. However, the magnitude and distribution of the residual stresses vary depending on the preheat temperature, heat input, deposition process, and the geometry of the component. Finite element analysis of residual stress is performed with commercial FEA package ANSYS 12.0 which includes moving heat source, material deposit, temperature dependent material properties, metal plasticity and elasticity. Coupled thermo-mechanical analysis is done for welding simulation and the element birth and death technique is employed for simulation of filler metal deposition

Stress Indices for Non-Radial Branch Connections for Piping

AbstractProcedure for determining the stress indices for non radial branch connections is discussed. A typical non radial branch connection, commonly used in the piping system of FRFCF is modeled and analyzed using CAST-3M for calculation various stress indices for the connection. B2 Stress indices for the branch connection for in plane bending and out of plane bending is arrived at based on nonlinear finite element analysis and limit load approach. K2 factor is determined using Peterson's curve, based on the curvature at the junction of run pipe and branch connection. Stress index C2 and the stress intensification factor i are determined by employing the relations of these factors with other stress indices