Proteaszóma szubsztrátok felismerési mechanizmusának genetikai analízise = Genetic analysis of the protein delivery mechanism for proteasomal degradation

P elemre épülő klasszikus és molekuláris genetikai technikákkal mutációkat izoláltunk, és/vagy transzgenikus RNS-interferencia vonalakat állítottunk elő az ecetmuslica ubikvitin-proteaszóma rendszerét (UPR) kódoló génekben. A mutánsok részletes genetikai, biokémiai és molekuláris analíziséből új ismereteket szereztünk az UPR egyes komponenseinek szerepéről a sejtciklus szabályozásában. Azonosítottuk és jellemeztük a Drosophila anafázis-promoting komplex (APC) katalitikus moduljának összetételét és szerepét. Azonosítottuk egy új ubikvitin konjugáló enzim, az Ube2S Drosophila ortológját, és kimutattuk, hogy stressz-indukált ubikvitinációban van szerepe. Kimutattuk, hogy a p54, Dsk2 és Rad23 poliubikvitin-kötő receptorok funkcionális interakciót mutatnak egymás között. Átfogó bioinformatikai analízissel azonosítottunk 40 dezubikvitináló enzimet kódoló gént Drosophilában, majd meghatároztuk mutánsaik egyedfejlődési és citológiai fenotípusait. Kimutattuk, hogy a DmUsb5 dezubikvitináló enzimnek szerepe van az ubikvitin homeosztázis fenntartásában és az apoptózis szabályozásában. Végezetül demonstráltuk, hogy az APC ciklikus aktivitást mutat endomitózis során is, ahol a ciklinek ubikvitin-függő degradációjával lehetővé teszi a replikációs komplex ismételt összeszerelődését. | P element induced mutants and transgenic RNA-interference lines affecting genes of the ubiquitin-proteasome system (UPS) were established and characterized. Valuable new information about their function in cell cycle regulation was gained following detailed genetic, biochemical and molecular analyses of these mutants. Through genetic and physical interaction studies, we identified and characterized components of the catalytic module of the anaphase promoting complex (APC). The Drosophila orthologue of a new ubiquitin conjugating enzyme, DmUbe2S was identified and demonstrated, that it functions in stress related ubiquitylation. We have shown that the p54, Dsk2 and Rad23 polyubiquitin binding receptors functionally interact with each other. Through comprehensive bioinformatic analyses, forty Drosophila genes coding for deubiquitylating enzymes were identified and characterized preliminarily. It was established that the DmUsb5 deubiquitylating enzyme has a role in maintaining intracellular ubiquitin homeostasis and in regulating apoptosis. Finally, we have demonstrated that the APC shows cyclical activity during endomitózis, in which it promotes cell cycle progression by lowering cyclin concentration in order to facilitate the relicensing of replication origins

Járművázszerkezetek terhelésének modellezése és alkalmazása élettartam-számításokra fuzzy szabálybázison alapuló valamint statisztikai módszerek segítségével = Modelling the load on vehicle frame structure for lifetime estimation by using statistical and fuzzy rulebased methods

A kutatási munka négy nagyobb részre osztható. Az első két részben a járműtest és a járműszerkezetek deformációjának identifikációja volt a fő téma. Az első részfeladatban új modelleket és becsléseket alkottunk a deformációs energia eloszlására, mely felhasználható a biztonságos járművek tervezésénél is. A másodikban a deformált járműtestről készült digitális felvételek további elemzésére lágy számítástudományi eszközök felhasználásával adtunk új modelleket és eljárásokat. A harmadik részben a lineáris paraméterváltozós (LPV) rendszerek politopikus modelljének HOSVD alapú kanonikus formáját adtuk meg. Ez hatékonyan alkalmazható a nemlineáris járműdinamikában. Végezetül, a negyedik részben a járműterhelési ergodikus sztochasztikus folyamatok modellezésében új szintátmetszési számítási módszert dolgoztunk ki, mely alkalmas az átlagos feszültségszint-átmetszési statisztikák mellett a centrumtól való eltérés szóródásának sztochasztikus jellemezésére is. | The research work can be divided into four parts. The first two topics focused on the identification of deformation of vehicle bodies and structures. The first was to create new models and estimations for the energy distribution of vehicle structures deformation. It can be especially useful for the analysis of vehicle safety applications. In the second, using advanced methods of computational intelligence (with fuzzy logic and statistical analysis) new models and algorithms were carried out for image processing of the road vehicle deformations. The third concern of the research topic a new HOSVD based canonical form was constructed for polytopic models of LPV (linear parameter varying) systems. It can be effectively applied in the modeling of nonlinear vehicle system dynamics. Finally we achieved new results in the stochastic modeling and statistical analysis of ergodic like road vehicle loading stochastic processes. Specifically we constructed a new estimation for the average number of the stress level intersections of road vehicle structures in the case of the above ergodic loading processes

Developmental and tissue specific changes of ubiquitin forms in Drosophila melanogaster.

In most Eukaryotes, ubiquitin either exists as free monoubiquitin or as a molecule that is covalently linked to other proteins. These two forms cycle between each other and due to the concerted antagonistic activity of ubiquitylating and deubiquitylating enzymes, an intracellular ubiquitin equilibrium is maintained that is essential for normal biological function. However, measuring the level and ratio of these forms of ubiquitin has been difficult and time consuming. In this paper, we have adapted a simple immunoblotting technique to monitor ubiquitin content and equilibrium dynamics in different developmental stages and tissues of Drosophila. Our data show that the level of total ubiquitin is distinct in different developmental stages, lowest at the larval-pupal transition and in three days old adult males, and highest in first instar larvae. Interestingly, the ratio of free mono-ubiquitin remains within 30-50% range of the total throughout larval development, but peaks to 70-80% at the larval-pupal and the pupal-adult transitions. It stays within the 70-80% range in adults. In developmentally and physiologically active tissues, the ratio of free ubiquitin is similarly high, most likely reflecting a high demand for ubiquitin availability. We also used this method to demonstrate the disruption of the finely tuned ubiquitin equilibrium by the abolition of proteasome function or the housekeeping deubiquitylase, Usp5. Our data support the notion that the ubiquitin equilibrium is regulated by tissue- and developmental stage-specific mechanisms

Role of the deubiquitylating enzyme DmUsp5 in coupling ubiquitin equilibrium to development and apoptosis in Drosophila melanogaster.

Protein ubiquitylation is a dynamic process that affects the function and stability of proteins and controls essential cellular processes ranging from cell proliferation to cell death. This process is regulated through the balanced action of E3 ubiquitin ligases and deubiquitylating enzymes (DUB) which conjugate ubiquitins to, and remove them from target proteins, respectively. Our genetic analysis has revealed that the deubiquitylating enzyme DmUsp5 is required for maintenance of the ubiquitin equilibrium, cell survival and normal development in Drosophila. Loss of the DmUsp5 function leads to late larval lethality accompanied by the induction of apoptosis. Detailed analyses at a cellular level demonstrated that DmUsp5 mutants carry multiple abnormalities, including a drop in the free monoubiquitin level, the excessive accumulation of free polyubiquitins, polyubiquitylated proteins and subunits of the 26S proteasome. A shortage in free ubiquitins results in the induction of a ubiquitin stress response previously described only in the unicellular budding yeast. It is characterized by the induction of the proteasome-associated deubiquitylase DmUsp14 and sensitivity to cycloheximide. Removal of DmUsp5 also activates the pro-apoptotic machinery thereby resulting in widespread apoptosis, indicative of an anti-apoptotic role of DmUsp5. Collectively, the pleiotropic effects of a loss of DmUsp5 function can be explained in terms of the existence of a limited pool of free monoubiquitins which makes the ubiquitin-dependent processes mutually interdependent

Folyadékok és amorf anyagok szerkezetvizsgálata diffrakcióval és számítógépes modellezéssel = Structural investigations of liquids and amorphous solids by diffraction and computer modelling

Folyadékok és amorf anyagok atomi szintű szerkezetét határoztuk meg neutron- és röntgendiffrakciós, valamint röntgen-abszorpciós (EXAFS) kísérletekkel. A Reverse Monte Carlo (RMC) számítógépes modellezési eljárás segítségével olyan 3 dimenziós, több ezer atomot tartalmazó szerkezeteket generáltunk, amelyek teljes mértékben (azaz a kísérleti hibán belül) konzisztensek voltak a felsorolt kísérleti adatok mindegyikével. A vázolt procedúra-sorozat ('protokoll') több, egymástól néha meglehetősen eltérő folyadék és amorf anyag szerkezetének megértését tette lehetővé a korábbiakban elképzelhetetlen részletességgel és bizonyossággal. E rövid összefoglalóba csak néhány példa említése fér: tetraéder alakú molekulákból álló folyadékokban (pl. szén-tetraklorid) a molekulák orientációs korrelációit tisztáztuk; vizes elektrolitoldatokban rögzítettük a diffrakciós adatok által megengedett koordinációs számokat és a hidrátszférákat jellemző szög-korrelációkat; a DVD-technológia alapjául szolgáló germánium-antimon-tellúr amorf ötvözet szerkezetét elsőként sikerült részletekbe menően tisztázni. A támogatott kutatómunka több mint 40, referált nemzetközi folyóiratban megjelent közleményt eredményezett, amelyek összesített impakt faktora meghaladja a 90-et (azaz 1 impakt-faktor pont 'egységára' kb. 150 eFt volt). | The atomic level structure of liquids and amorphous materials have been determined by neutron and X-ray diffraction, as well as X-ray absorption (EXAFS) experiments. By means of the Reverse Monte Carlo (RMC) computer modelling teachnique, 3 dimensional structures (containing thousands of particles) have been generated that were fully consistent (within experimental errors) with all of the aformentioned experimental data. The series of procedures ('protocol') outlined above made it possible to understand the structure of various (sometimes, rather different) liquids and amorphous materials at an unprecedented level and certainty. Only a few representative examples can be mentioned in such a short summary: we were able to clarify correlations between molecular orientations in liquids containing tethedral molecules (such as carbon tatrachloride); for some aqueous elctrolyte solutions, we have determined the range of coordinations numbers and angular corrrelations that are allowed by diffraction data; the structure of germanium-antimony-tellurium amorphous alloy that forms tha basis of DVD technology could be determined to fine details. The reserach supported by the present OTKA grant resulted in more than 40 publications in referred international scientific journals, with a cumulative impact factor that exceeds 90 (that is, the 'unit price' of 1 impact factor point was about 150 kHUF)