Activation-induced deoxycytidine deaminase (AID) co-transcriptional scanning at single-molecule resolution

Activation-induced deoxycytidine deaminase (AID) generates antibody diversity in B cells by initiating somatic hypermutation (SHM) and class-switch recombination (CSR) during transcription of immunoglobulin variable (IgV) and switch region (IgS) DNA. Using single-molecule FRET, we show that AID binds to transcribed dsDNA and translocates unidirectionally in concert with RNA polymerase (RNAP) on moving transcription bubbles, while increasing the fraction of stalled bubbles. AID scans randomly when constrained in an 8 nt model bubble. When unconstrained on single-stranded (ss) DNA, AID moves in random bidirectional short slides/hops over the entire molecule while remaining bound for ~5 min. Our analysis distinguishes dynamic scanning from static ssDNA creasing. That AID alone can track along with RNAP during transcription and scan within stalled transcription bubbles suggests a mechanism by which AID can initiate SHM and CSR when properly regulated, yet when unregulated can access non-Ig genes and cause cancer

Motion analysis of elite Polish soccer goalkeepers throughout a season

The study aims were to determine the distance covered by goalkeepers during matches in the context of game duration and result, to identify the area of their most frequent activity, and to assess goalkeepers' involvement in games finished with a win, draw, or loss. The investigation was based on two innovative tools: the goalkeeper's activity index (GAI) and an analysis of 5-min periods. A video tracking system was used to monitor 17 goalkeepers from Polish National League teams during 15 matches. The GAI was applied to assess their involvement in the game. Elite goalkeepers covered 72.7%, 25.8%, and 2.5% of the distance during the game by walking/jogging, running, and sprinting, respectively. The distances covered in lost, won, and drawn matches turned out similar (mean \ub1 SD: 4800 \ub1 906 m, 4696 \ub1 1033 m, and 4660 \ub1 754 m, respectively). There were no significant differences between the distances covered in the first and second halves. The area of most frequent activity was the middle sector of the penalty area between the goal and penalty area lines. ANOVA results showed that in drawn matches, goalkeepers' activity significantly differed in mean values of the GAI in comparison with that in won and lost games (p = 0.034, p = 0.039, respectively). It was noted that goalkeepers tended to intervene more often in games where their team was winning rather than in those with a losing result. Their direct involvement in defending the goal was the lowest in drawn games

Mismatch Repair–Independent Increase in Spontaneous Mutagenesis in Yeast Lacking Non-Essential Subunits of DNA Polymerase ε

Yeast DNA polymerase ε (Pol ε) is a highly accurate and processive enzyme that participates in nuclear DNA replication of the leading strand template. In addition to a large subunit (Pol2) harboring the polymerase and proofreading exonuclease active sites, Pol ε also has one essential subunit (Dpb2) and two smaller, non-essential subunits (Dpb3 and Dpb4) whose functions are not fully understood. To probe the functions of Dpb3 and Dpb4, here we investigate the consequences of their absence on the biochemical properties of Pol ε in vitro and on genome stability in vivo. The fidelity of DNA synthesis in vitro by purified Pol2/Dpb2, i.e. lacking Dpb3 and Dpb4, is comparable to the four-subunit Pol ε holoenzyme. Nonetheless, deletion of DPB3 and DPB4 elevates spontaneous frameshift and base substitution rates in vivo, to the same extent as the loss of Pol ε proofreading activity in a pol2-4 strain. In contrast to pol2-4, however, the dpb3Δdpb4Δ does not lead to a synergistic increase of mutation rates with defects in DNA mismatch repair. The increased mutation rate in dpb3Δdpb4Δ strains is partly dependent on REV3, as well as the proofreading capacity of Pol δ. Finally, biochemical studies demonstrate that the absence of Dpb3 and Dpb4 destabilizes the interaction between Pol ε and the template DNA during processive DNA synthesis and during processive 3′ to 5′exonucleolytic degradation of DNA. Collectively, these data suggest a model wherein Dpb3 and Dpb4 do not directly influence replication fidelity per se, but rather contribute to normal replication fork progression. In their absence, a defective replisome may more frequently leave gaps on the leading strand that are eventually filled by Pol ζ or Pol δ, in a post-replication process that generates errors not corrected by the DNA mismatch repair system

Heat transfer in particle-laden wall-bounded turbulent flows

In present work heat transfer in particle-laden wall-bounded turbulent flows has been study with the fluid-particle one way interaction approach. Direct Numerical Simulation of the flow, combined with Lagrangian particle tracking technique has been performed to study the problem. In presented configuration small solid and dense particles carrying by fluid forces are influence by turbulent non-isothermal flow. Numerical computation was performed for various grids for Reynolds number 180, 395 and the molecular Prandtl number 1.0. The effect of particle diameter and density as well as the effect of the Reynolds and Prandtl number on the statistical quantities was examined. The flow field, spatial pattern of particle concentration and particle temperature were presented. It has been shown that particles finally were distributed not uniformly nor hydrodynamic nor thermally.Applied Science

Experimental and numerical studies of air flow in the dead-end working – validation of turbulence models

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i analiz numerycznych przepływu powietrza przez laboratoryjny model komory przewietrzanej wentylatorem wolnostrumieniowym. Pomiary prędkości przepływu wykonane przy użyciu metody PIV (Particle Image Velocimetry) wykorzystano do walidacji wybranych modeli turbulencji. Zamieszczono wyniki pomiarów i symulacji numerycznych przepływu powietrza w komorze o długości wynoszącej 2,0 m oraz 3,25 m (skala geometryczna modelu 1:10). Porównano zmierzone wartości dwóch składowych wektora prędkości przy średniej prędkości strugi wlotowej równej 21,2 m/s (Re=108 000) oraz 35,4 m/s (Re=180 000). Z uwagi na kształt tworzonego przez strugę nawiewną pola prędkości, w obszarze przepływu można wyróżnić dwie strefy z przepływem recyrkulacyjnym. Pierwsza strefa sięga na odległość około 1,0 m od wlotu strugi powietrza. W dalszej odległości od wlotu formułuje się druga strefa z wirem o przeciwnym do pierwszego kierunku wirowania. Przedstawiony obraz przepływu kształtuje się zarówno przy dwu, jak i trzymetrowej długości kanału ślepego, jak również dla różnych prędkości wlotowych strugi powietrza o liczbach Reynoldsa z przedziału 100 000÷200 000. Wykazano jakościową zgodność wyników symulacji numerycznych uzyskanych przy użyciu modelu turbulencji RSM (Reynolds Stress Model) z pomiarami. Przy stosowaniu tego modelu, średni błąd w prognozowanych wartościach składowych wzdłużnych prędkości wynosił 35%÷40%.This paper presents the results of experimental and numerical study of air flow through the laboratory model of the mining chamber ventilated by a jet fan. The measurements of the components of the velocity vector were used to validate the selected turbulence models. The results of measurements and numerical simulation of airflow within the chamber with a length of 2,0m and 3,25m (geometrical scale of the model 1:10) have been presented. The measured values of the two components of the velocity vector with the average velocity of the inlet air stream equal to 21,2m/s (Re = 108 000) and 35,4m/s (Re = 180 000) have been compared. In the velocity field formed by the inlet air stream, two zones with recirculating flow in the flow domain can be distinguished. The first zone extends over a distance of approximately 1.0 m from the inlet. In the further distance from the inlet a second vortex of the opposite direction to the former is formed. Such a configuration of the velocity field is characteristic for both two and three-meter channel length as well as for different velocities of the inlet air stream of Reynolds numbers of 100 000¸200 000. The numerical simulation results obtained with the use of the Reynolds Stress Model are qualitatively consistent with the measurements. Using this model, the average error in the forecast values of longitudinal velocity components was about 35%÷40%

Air flow phenomena in the model of the blind drift

In the presented paper, Particle Image Velocimetry (PIV) has been used to investigate flow pattern and turbulent structure in the model of blind drift. The presented model exist in mining, and has been analyzed to resolve ventilation issues. Blind region is particularly susceptible to unsafe methane accumulation. The measurement system allows us to evaluate all components of the velocity vector in channel cross-section simultaneously. First order and second order statistic of the velocity fields from different channel cross-section are computed and analyzed

Pomiar prędkości powietrza przepływającego przez laboratoryjny model skrzyżowania ściany z chodnikiem nadścianowym dla potrzeb walidacji kodów CFD

In this study results of the experimental and numerical research of the air flow through a system of T- -shape ventilation ducts have been presented. The laboratory model is a certain simplification of the system of the intersection of the long wall and the ventilation gallery. Simplifications refer both to the object's geometry such as the rectangular shape of the cross-section of the workings as well as the lack of elements constituting the long wall and heading equipment along with the air flow conditions such as the lack of air inflow from the goaf domain. The laboratory model consists of the inlet channel (the final part of the long wall), the cavity and the outlet channel (the ventilation gallery) at the end of which a fan has been installed. The aim of the conducted research is an attempt to evaluate the accuracy with which numerical simulations map the real flow. Velocity measurements have been conducted using the PIV method (Particle Image Velocimetry). The point of the measurement lies in the introduction of marker particles to the flowing fluid. Their movement is monitored by a CCD camera perpendicular to the illuminated plane. Digital registration and image correlation allows for the determination of the velocity vectors in the whole flow area. Numerical simulation of the air flow for identical conditions such as during experimental research has been carried out with the CFD methods (Computational Fluid Dynamics) and with the use of the FLUENT software. In the study two turbulence models have been tested: standard k-epsylon and the RNG k-epsylon model. Measurements have been conducted for an average flow velocity equal to 9,85 m/s, and so for Reynolds number equal to 148 600. The experimental results have been compared to the results of numerical simulations. The conducted research allows for evaluation of accuracy with which the numerical simulations map the real flow. The greatest differences between the measured and calculated velocity field occur in the cavity zone. In this part of the flow domain the standard k-epsylon model imitates the conditions of the real flow better than the RNG k-epsylon model. The velocity field at the beginning of the outlet channel is calculated with satisfactory accuracy, however, in the zone of the secondary flow differences between the measurements and calculations are meaningful. In this part of the flow domain the consistency of measurements and calculations is arrived at with the use of the RNG k-epsylon model.W pracy prezentowane są wyniki badań eksperymentalnych i numerycznych przepływu powietrza przez układ przewodów wentylacyjnych (wyrobisk) w kształcie litery T. Model laboratoryjny jest pewnym uproszczeniem układu wyrobisk skrzyżowania ściany z chodnikiem wentylacyjnym. Uproszczenia dotyczą zarówno geometrii obiektu jak i warunków przepływu. Stanowisko laboratoryjne składa się z kanału dolotowego (końcowy fragment ściany), wnęki i kanału wylotowego (chodnik wentylacyjny) na którego końcu zainstalowano wentylator pracujący w trybie ssącym. Celem przeprowadzonych badań jest próba oszacowania dokładności z jaką symulacje numeryczne odwzorowują przepływ fizyczny. Pomiary prędkości wykonywano metodą PIV (Particle Image Velocimetry). Istota pomiaru polega na statystycznym oszacowaniu ruchu cząstek wskaźnikowych wymieszanych z powietrzem, których ruch rejestrowany jest przez kamerę cyfrową. Cyfrowa rejestracja i korelacja obrazów cząstek umożliwia określenie składowych wektora prędkości w całym obszarze przepływu. Symulację numeryczną przepływu powietrza, dla warunków identycznych jak w badaniach eksperymentalnych wykonano metodą CFD (Computational Fluid Dynamics) przy użyciu programu FLUENT. W pracy testowano dwa modele turbulencji: standardowy k-epsilon i jego modyfikację model RNG k-epsilon. Pomiary wykonano dla średniej prędkości przepływu równej 9,85 m/s czyli przy liczbie Reynoldsa wynoszącej 148 600. Wyniki eksperymentalne porównano z wynikami symulacji numerycznych. Wykonane badania pozwalają na ocenę dokładności z jaką symulacje numeryczne odwzorowują przepływ rzeczywisty. Największe różnice między zmierzonym i obliczonym polem prędkości występują w strefie wnęki. W tej części obszaru przepływu model k-epsilon lepiej niż RNG k-epsilon przybliża warunki rzeczywistego przepływu. Pole prędkości w kanale dolotowym jak i na początku kanału wylotowego obliczane jest z zadawalającą dokładnością jakkolwiek w strefie przepływu wtórnego różnice pomiędzy pomiarami i obliczeniami są znaczące. Dobrą zgodność pomiarów z obliczeniami w tym fragmencie obszaru przepływu uzyskuje się przy użyciu modelu RNG k-epsilon

Eksperymentalna i numeryczna analiza przepływu powietrza przez skrzyżowanie kanałów w kształcie litery T

This paper presents the results of experimental and numerical investigations of air flow through the crossing of a mining longwall and ventilation gallery. The object investigated consists of airways (headings) arranged in a T-shape. Maintained for technological purposes, the cave is exposed particularly to dangerous accumulations of methane. The laboratory model is a certain simplification of a real longwall and ventilation gallery crossing. Simplifications refer to both the object’s geometry and the air flow conditions. The aim of the research is to evaluate the accuracy with which numerical simulations model the real flow. Stereo Particle Image Velocimetry (SPIV) was used to measure all velocity vector components. Three turbulence models were tested: standard k-ε, k-ε realizable and the Reynolds Stress Model (RSM). The experimental results have been compared against the results of numerical simulations. Good agreement is achieved between all three turbulence model predictions and measurements in the inflow and outflow of the channel. Large differences between the measured and calculated velocity field occur in the cavity zone. Two models, the standard k-ε and k-ε realizable over-predict the measure value of the streamwise components of velocity. This causes the ventilation intensity to be overestimated in this domain. The RSM model underestimates the measure value of streamwise components of velocity and therefore artificially decreases the intensity of ventilation in this zone. The RSM model provides better predictions than the standard k-ε and k-ε realizable in the cavity zone.Przedmiotem badań jest walidacja wybranych modeli CFD (Computational Fluid Dynamics) przy przepływie powietrza przez laboratoryjny model skrzyżowania kanałów w kształcie litery T. Stanowisko laboratoryjne przedstawia uproszczony model skrzyżowania ściany z chodnikiem wentylacyjnym. Przyjęto, że przepływ powietrza jest ustalony i izotermiczny. Dla tych warunków z równości liczb Reynoldsa w modelu i obiekcie rzeczywistym wynika warunek podobieństwa uśrednionych pól prędkości (przy załozeniu nieściśliwości powietrza). Pomiar składowych wektora prędkości wykonano metodą SPIV (Stereo Particle Image Velocimetry). W pracy testowano trzy modele turbulencji: standardowy model k-ε, jego modyfikację k-ε „realizable” oraz model naprężeń Reynoldsa (Reynolds Stress Model). Obliczenia numeryczne dla warunków identycznych jak w eksperymencie wykonano przy zastosowaniu programu FLUENT. Zadawalającą zgodność pomiędzy pomiarami i obliczeniami wszystkimi trzema modelami turbulencji uzyskano w kanałach zarówno po stronie dopływu jak i wypływu strumieniem powietrza ze skrzyżowania. Natomiast w strefie wnęki żaden z testowanych modeli nie wykazał pełnej zgodności z wynikami eksperymentalnymi. Do oszacowania dokładności z jaką symulacje numeryczne odwzorowują przepływ rzeczywisty w strefie wnęki wykorzystano wskaźnik charakteryzujący czas zaniku cząstek znacznikowych wprowadzonych do przepływu. Obliczenia wykonano dla dwóch modeli turbulencji: standardowego k-ε oraz modelu RSM. Czas potrzebny do rozrzedzenia początkowej koncentracji gazu znacznikowego do określonego poziomu - w przedziale koncentracji względnej od 0,3 do 0,1 - uzyskany z obliczeń standardowym modelem k-ε jest krótszy o 32%-27% od czasu wynikającego z pomiarów podczas gdy model RSM przeszacowuje wartości mierzone wartości koncentracji gazu o 18%-27%. Dwa z testowanych modeli, mianowicie standardowy k-ε i k-ε „realizable” przeszacowują mierzone wartości składowych wzdłużnych wektora prędkości. Konsekwencją tego jest sztuczne zawyżenie intensywności wentylacji we wnęce. Z kolei model RSM niedoszacowuje mierzone wartości składowych wzdłużnych wektora prędkości co powoduje zaniżenie rzeczywistej intensywności wentylacji tej strefy. Z przeprowadzonych badań wynika, że w obszarze wnęki rezultaty uzyskane modelem RSM są bliższe do wartości mierzonych niż prognozowane standardowym modelem k-ε i modelem k-ε „realizable”

Potencjalna aplikacja metody obrotowo-udarowej w otworach za gazem łupkowym w rejonie Basenu Podlaskiego

The following work presents investigation of possible drilling of overburden rocks, right above the gas reservoir, in shale rock formations with potential application of rotary-percussion drilling method in Podlasie Basin region. Extensive description of lithology of shale rocks together with their age, maturity of the organic matter and thickness of particular layers have been presented. Due to different thickness of formations, the depths of layers are not indicated, as it would be too big of approximation. Variously scaled and averaged thickness of particular formation layers was given in order to maintain maximum transparency of the paper. It should be noted that the formation rocks of the Devonian as well as Carboniferous period do not occur in all profiles of the Paleozoic period of the Podlasie Basin but only in the south-western part of the basin. Locally occurring (i.e. on the south-eastern border of the Podlasie basin) layers of the Devonian and Carboniferous period were omitted. A stratigraphic profile with preserved proportions between the average thicknesses of particular formation layers was constructed and presented in latter part of the research paper. The research carried out in this paper was complemented with estimates of Polish shale gas resources. The Baltic Basin region is by far most prospective area for shale gas exploitation when it comes to documented as well as undocumented resources. The areas of Podlasie as well as Lublin Basins are second and third most rich areas of this resource. Percussion-rotary drilling method enables for much higher penetration rates using similar weight on bit and rotational speed as in standard rotary drilling method. Following papers answers questions such as: under what conditions application of percussion-rotary technique is possible or what drilling fluids are the most suitable for such method. The percussion-rotary drilling method not only guarantees faster drilling but also leaves borehole much more straight and without unnecessary dog legs. Drilling rig and down hole equipment used for percussion-rotary drilling method takes much less space in comparison with standard rotary rigs for deep drilling and could be potentially implemented for drilling shale gas wells in Podlasie Basin region.Poniższa praca przedstawia badania nad potencjalnym wykorzystaniem metody udarowo-obrotowej w celu wiercenia formacji skalnych występujących tuż nad pokładami złóż gazu łupkowego w rejonie basenu podlaskiego. W poniższym artykule została przeprowadzona analiza skał łupkowych wraz z ich wiekiem, dojrzałością materii organicznej oraz miąższością poszczególnych warstw. Na skutek dość zróżnicowanej miąższości formacji skalnych, głębokość zalegania warstw nie została określona z powodu dużego błędu przy uśrednieniu ich wartości. Wyskalowane oraz uśrednione miąższości zostały przedstawiono w celu utrzymania spójności i przejrzystości pracy. Należy nadmienić, że formacje skalne z okresu dewońskiego oraz karbońskiego nie występują we wszystkich profilach z okresu paleozoiku basenu podlaskiego, a jedynie w jego południowo-zachodnich częściach. Pominięto lokalnie występujące (tj. na południowo-wschodniej granicy) warstwy dewońskie oraz karbońskie. Profil litostratygraficzny z zachowanymi proporcjami pomiędzy średnimi miąższościami poszczególnych warstw skalnych został skonstruowany oraz przedstawiony w końcowej części pracy. Badania w poniższym artykule zostały dodatkowo uzupełnione danymi szacunkowymi zasobów gazu łupkowego na terenie Polski. Obszar basenu bałtyckiego jest obecnie najbardziej lukratywny pod względem wydobycia gazu ze skał łupkowych z powodu dużej ilości udokumentowanych oraz jeszcze nierozpoznanych złóż tego surowca. Obszary basenu podlaskiego oraz lubelskiego są drugie oraz trzecie w kolejności pod względem ilości zasobów gazu łupkowego na terenie Polski. Metoda udarowo-obrotowa pozwala na dużo szybsze zwiercanie formacji skalnych przy użyciu podobnych parametrów mechanicznych takich jak nacisk na świder i prędkość obrotowa niż przy standardowym procesie wiercenia metodą obrotową. Poniższy artykuł odpowiada na pytania takie jak: w jakich warunkach możliwe jest wiercenie metodą udarowo-obrotową oraz jakie rodzaje płuczek wiertniczych są najbardziej odpowiednie do wiercenia taką techniką. Metoda udarowo-obrotowa zapewnia nie tylko dużo większy postęp wiertniczy, ale również dużo mniejsze odchylenia od osi otworu oraz zapobiega nagłym zmianom kierunku podczas procesu wiercenia. Wiertnica oraz osprzęt zapuszczany do otworu stosowany podczas wiercenia metodą udarowo-obrotową zajmuje znacznie dużo mniej miejsca w porównaniu z głębokimi wierceniami konwencjonalnymi metodami. Dzięki wspomnianym zaletom metoda udarowo-obrotowa może zostać potencjalnie wykorzystana przy wierceniu otworów za gazem łupkowym w obszarze basenu podlaskiego

Coal-fired tile stoves: Efficiency and emissions

Coal-fired tile stoves are widely used in Poland for domestic heating. These massive stoves,are fired for short periods once or twice each day, and the stored heat is slowly released into the room by natural convection Low-quality coal is typically used, and these stoves are therefore a major source of air pollution. A facility has been constructed to study the efficiency and emissions characteristics of these stoves. Stove exhaust gas is directed into a dilution tunnel in which pollutant concentrations and emission rates are measured. Efficiency is determined using a heat loss method. In baseline tests, stove efficiencies were found to be higher than expected -- 60% to 65%. Emission factors are high for particulates, carbon monoxide (CO), and organics. Low-volatility ``smokeless fuels`` were tested as an alternative to the normal fuels. Using the normal operating procedure, these were found to yield a factor of 10 reduction in particulate emissions but a 50% increase in CO emissions. A new operating procedure was developed with these fuels in which CO levels were lower than with the normal fuel and efficiency increased to 70%. These smokeless fuels are seen as attractive options for improving regional air quality, partly because their use does not require capital investment by residents