Összefüggés a fehérjék stabilitása, konformációs flexibilitása és működése között = Relationship between stability, conformational flexibility and function of proteins

Homológ hőkedvelő, mezofil és hidegtűrő enzimek sorozatainak szerkezeti, szerveződési (folding) és funkcionális (reakció kinetikai) összehasonlító vizsgálatát végeztük el. A katalitikus reakció enzimkinetikai paramétereinek a hőmérséklet és a konformációs fluktuációk (relaxációs spektrum) függvényében történő analízisével megállapítottuk, hogy a gliceraldehid-3-foszfát dehidrogenáz enzim alegységei közötti allosztérikus jeltovábbításban a molekula dinamikus tulajdonságainak meghatározó szerepe van. A több doménből álló modellfehérjék (IPMDH, PGK) esetében feltártuk a doménzáródás atomi szintű lépéseinek összefüggését a katalitikus folyamat egyes elemeivel. A fehérjék folding-refolding folyamatainak kinetikai analízísével több, a hőstabilitás mechanizmusát értelmező új megállapítást tettünk. Vizsgáltuk a Thermotoga maritima eubaktériumból származó, hasonlóságot mutató termofil és hipertermofil xilanázok hőstabilitása közötti különbség szerkezeti hátterét. Irányított family shuffling segítségével számos kiméra enzimet állítottunk elő a két vad típusú xilanázból. A termofil xilanáz enzim terminális régióit lecserélve a hipertermofil xilanáz enzim terminális régióira, a termofil enzim hőstabilitását 12 oC-kal megnöveltük. A létrehozott kiméra konstrukciók arra világítottak rá, hogy a terminális régiók közötti kölcsönhatás stabilizálásával megnövelhető azon fehérjék hőstabilitása, amelyek terminális régiói megfelelő közelségben találhatóak. | Comparative structural, folding and functional studies were completed using sets of homologous thermophilic, mesophilic, and psychrotropic enzymes. It was revealed that the dynamic features of the enzyme molecule are essential for the mechanism of intramolecular, allosteric signal transduction between subunits of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. The steps of domain closure, at the atomic level, were related to individual elements of the catalytic process in the case of multidomain enzymes (IPMDH, PGK). A novel mechanistic interpretation was developed based on kinetic analyses of folding-refolding processes. The structural background of the difference in heat stabilities between homologous thermophilic and hyperthermophilic xylanases from Thermotoga maritima was studied. Several chimeric constructs of the two parental enzymes were produced by directed family shuffling. A significant increase in heat stability was achieved in the case of one construct. Exchanging the terminal regions of the thermophilic enzyme by the respective fragments of the hyperthermophilic xylanase, the heat stability of the enzyme increased by 12 oC. Characterization of chimeric constructs showed that the interactions between terminal regions have an important role in stabilizing protein structure, and based on this observation, heat stability can be increased in proteins in which the terminal regions are in close proximity

Lineáris és paraméter függő lineáris kapcsoló üzemmódú rendszerek irányítása = Control of linear and parameter-varying switching mode systems

A kutatás során a hibrid rendszerek egy osztályára, amit lineáris kapcsoló üzemű rendszerekenek neveznek, rendszerelméleti erdményeket dolgoztunk ki. A munka során elsősorban az alapvető rendszer tulajdonságok, mint a megfigyelhetőség és irányithatóság feltételeivel és ellenőrzésük módszereivel foglalkoztunk. A kapcsoló üzemű rendszerek egy fontos osztályával, a bimodális rendszerekkel részletesen foglalkoztunk, itt a kapcsolási feltétel állapot függő. Kidolgoztunk egy olyan bimodális irányithatósági/megigyelhetőségi kritériumot és a hozzá tartozó ellenőrzési módszert amely az eredeti Kalman - féle kritérium bimodális általánositásának tekinthető. Az eredményeket időfüggő és nemlineáris rendszerek egy bizonyos gyakorlat szempontjából fontos osztályára, a linráris paraméterváltozós (LPV) rendszerek osztályára is ki kiterjesztettük és több jármű és közlekedési rendszer irányitási analizisében felhasználtuk. | This research focused on developing cotheory for investigation of controllability and observability problems of switching linear and linear parameter varying systems (LPV). An important class of this sort of hybrid systems is the class of bimodal systems where the switching condition is system state dependent. We elaborated a controllability/observability criterion and the associated test procedure that can be be considered as the generalization of the original Kalman - rank test for the case of switching systems. The results were extended to certain LPV systems and were used in the analysis of vehicle and traffic control systems

Az elméletileg elérhető legjobb irányítás algoritmusainak kutatása = Investigation of the theoretically reachable best control algorithms

Módszert dolgoztunk ki lineáris, állandó paraméterű folyamatok szabályozási köreiben a beavatkozó szervek és magának a folyamatnak a tulajdonságaiból adódó korlátozásoktól függő határ-optimális szabályozók tervezésére. Algoritmust fejlesztettünk ki a beavatkozó szerv amplitudó korlátozásától függő elérhető legjobb tervezési cél (referencia modell) meghatározására. Megadtuk a nominális és az előző módszerrel kapott optimális referencia modellektől függő optimális szabályozók algoritmusait, amelyek a realizálhatósági veszteséget minimalizálják. Az optimális szabályozókat stabilis folyamatok Youla parametrizált szabályozási köreire határoztuk meg. Az optimalitás kritériumaként a H2, Hinf és L2, Linf normákat alkalmaztuk. A realizálhatósági veszteség H2, L2 normák szerinti optimalitását a szabályozók - speciális Diofantoszi egyenletek alapján számolt - belső szűrőinek felhasználásával biztosítottuk. A realizálhatósági veszteség Hinf, Linf normák szerinti optimalitását a szabályozók - speciális Nevanlinna-Pick approximációs egyenletek alapján számolt - belső szűrőinek alkalmazásával biztosítottuk. A H2, Hinf normák alkalmazásával csak nem integráló optimális szabályozó nyerhető. Optimális integráló szabályozóhoz az eredeti normákat speciális ""energia"" illetve ""supremum"" normákká kellett kiegészíteni az L2, Linf normák egyidejű alkalmazásával és nem Dirac-delta alakú gerjesztés feltételezésével. Új iteratív módszert vezettünk be a modellezési veszteség optimalizálására is. | A new method was developed for design of the (reachable) best controllers for LPI processes when the activator has an amplitude constraint and the process has invariant properties. A procedure was suggested to compute the best (reachable) reference model for tracking and disturbance rejection. A new approach was introduced to minimize the realizability degradation part of the sensitivity function using nominal process models. This optimization uses Youla parametrized regulators for open-loop stable plants. H2, Hinf and L2, Linf norms are used in this procedure. The H2, L2 norm based optimization uses special Diophantine equation to calculate the optimal embedded filter in the regulators. The Hinf, Linf norm based optimization uses special Nevanlinna-Pick approximation to calculate the optimal imbedded filter in the regulators. The original norm formulation was used in a combined way forming general ''energy'' and ''supremum'' norms assuming higher order excitations than the Dirac-delta to ensure integrating optimal regulators, too. New iterative algorithm was developed to minimize the modeling degradation part of the sensitivity function

BEAR reveals that increased fidelity variants can successfully reduce the mismatch tolerance of adenine but not cytosine base editors

Base editors allow for precision engineering of the genome. Here, the authors present BEAR, a plasmid-based fluorescence assay for the measurement of CBE and ABE activity, to reveal the mechanism underlying their differences and to increase the yield of edited cells with reduced indel background

Egy ismeretlen „őserdő” a Kelet-Mecsekben : 25 éve felhagyott bükkös aljnövényzetének térbeli mintázatai = A scarcely known old-growth forest in Eastern Mecsek hills : Spatial patterns of the herb layer of a beech forest abandoned 25 years ago

A 130-years old beech forest stand (Helleboro odori – Fagetum) in Eastern Mecsek hills (Southern Hungary), abandoned 22-25 years ago, provides excellent opportunities for the study of spontaneous forest dynamics. In 2010 intensive studies started, iniciated by Mecsekerdő Zrt: repeating an individuum-based tree-stand survey of 1986-87, and a gridbased herb layer survey according to the Forest Reserve Protocol. In the herb layer 95 species were found, amongst them 14 protected ones, most of them in the hillside-hilltop ecotone. Most important are the more thousand exemplars of Doronicum orientale. More than 30% percentage of specialist and competitor species indicates a very good naturalness state, comparable with forest reserves

PEAR, a flexible fluorescent reporter for the identification and enrichment of successfully prime edited cells

Prime editing is a recently developed CRISPR/Cas9 based gene engineering tool that allows the introduction of short insertions, deletions, and substitutions into the genome. However, the efficiency of prime editing, which typically achieves editing rates of around 10%-30%, has not matched its versatility. Here, we introduce the prime editor activity reporter (PEAR), a sensitive fluorescent tool for identifying single cells with prime editing activity. PEAR has no background fluorescence and specifically indicates prime editing events. Its design provides apparently unlimited flexibility for sequence variation along the entire length of the spacer sequence, making it uniquely suited for systematic investigation of sequence features that influence prime editing activity. The use of PEAR as an enrichment marker for prime editing can increase the edited population by up to 84%, thus significantly improving the applicability of prime editing for basic research and biotechnological applications

Lineáris paraméter változós rendszerek modellezése és átkonfigurálható irányítása = Modeling and reconfigurable control of LPV systems

A Lineráris ParaméterVáltozós (LPV) rendszerek alkalmazása különösen légi és földi járművek modellezési és irányítási feladatainak megoldásában vált nagy jelentőségüvé. Ezek a rendszerek nemlineáris, időfüggő dinamikájúak és az LPV modellezési paradigma lehetőséget ad a geometriai rendszerelmélet, valamint a robusztus irányítások lineáris és affin nemlináris módszertanának alkalmazására. A kutatási program során sikerült megalapozni az LPV rendszerek geometriai elméletét és több olyan algoritmust dolgoztunk ki amellyel rendszer analízis, hibadetektálás irányítás és átkonfigurálás megoldható. Az eredmények összefoglalását a 16th IFAC Wordcongress (2005) szemiplenáris előadása keretében számoltunk be, az eredményeket mind földi, mint repülőgép irányítási rendszerek tervezénél bemutattuk. Ez utóbbira a University of Minnesota Aerospace and Mechanics tanszékével közös kutatás keretén belül került sor, az eredményeket folyóiratokban és konferencia kiadványokban publikáltuk. | Linear Parameter Varying (LPV) systems gained an increasing importance in the area of road and aerial vehicle modelling and control system design. These systems can be described by complex nonlinear and time-varying dynamics and the use of LPV modeling paradighms allows the designer to use results from geometric theory and robust control methods elaborated for linear certain nonlinear afine control systems. This research program resulted in the elaboration of the foundations of a geometric system theory for LPV systems and this lead to the implementation of new algorithms to solve analysis and design problems associated to fault detection, controller design and control system reconfiguration for certain class of time varying and nonlinear systems. A summary of the research results was made public in the form of a semiüplenary lecture at the 16th IFAC Word Congress (2005) and the results were also veryfied in the desig of control systems for road and aerial vehicles. The research associated to the aerial vehicles was performed togethet with researchers on the Department of Aerospace and Mechanics, University of Minnesota, Minneapolis