Skalierbare Ausführung von Prozessanwendungen in dienstorientierten Umgebungen

Die Strukturierung und Nutzung von unternehmensinternen IT-Infrastrukturen auf Grundlage dienstorientierter Architekturen (SOA) und etablierter XML-Technologien ist in den vergangenen Jahren stetig gewachsen. Lag der Fokus anfänglicher SOA-Realisierungen auf der flexiblen Ausführung klassischer, unternehmensrelevanter Geschäftsprozesse, so bilden heutzutage zeitnahe Datenanalysen sowie die Überwachung von geschäftsrelevanten Ereignissen weitere wichtige Anwendungsklassen, um sowohl kurzfristig Probleme des Geschäftsablaufes zu identifizieren als auch um mittel- und langfristige Veränderungen im Markt zu erkennen und die Geschäftsprozesse des Unternehmens flexibel darauf anzupassen. Aufgrund der geschichtlich bedingten, voneinander unabhängigen Entwicklung der drei Anwendungsklassen, werden die jeweiligen Anwendungsprozesse gegenwärtig in eigenständigen Systemen modelliert und ausgeführt. Daraus resultiert jedoch eine Reihe von Nachteilen, welche diese Arbeit aufzeigt und ausführlich diskutiert. Vor diesem Hintergrund beschäftigte sich die vorliegende Arbeit mit der Ableitung einer konsolidierten Ausführungsplattform, die es ermöglicht, Prozesse aller drei Anwendungsklassen gemeinsam zu modellieren und in einer SOA-basierten Infrastruktur effizient auszuführen. Die vorliegende Arbeit adressiert die Probleme einer solchen konsolidierten Ausführungsplattform auf den drei Ebenen der Dienstkommunikation, der Prozessausführung und der optimalen Verteilung von SOA-Komponenten in einer Infrastruktur

Standing Processes in Service-Oriented Environments

Current realization techniques for service-oriented architectures (SOA) and business process management (BPM) cannot be efficiently applied to any kind of application scenario. For example, an important requirement in the finance sector is the continuous evaluation of stock prices to automatically trigger business processes--e.g. the buying or selling of stocks--with regard to several strategies. In this paper, we address the continuous evaluation of message streams within BPM to establish a common environment for stream-based message processing and traditional business processes. In detail, we propose the notion of standing processes as (i) a process-centric concept for the interpretation of message streams, and (ii) a trigger element for subsequent business processes. The demonstration system focuses on the execution of standing processes and the smooth interaction with the traditional business process environment

Insights into cotranslational protein folding and protein quality control systems on ribosomes

Upon their synthesis by ribosomes, proteins have to fold into unique three-dimensional structures to become biologically active. Understanding the mechanisms by which newly synthesized proteins acquire and maintain their shapes under cellular conditions is therefore particularly important. In addition, many nascent polypeptides become modified, targeted to membranes, or marked for degradation when their synthesis was defective. For this, all cellscontain specialized factors that directly act on nascent polypeptide chains. Although not much is known about their functional interplay, these factors are thought to establish a cotranslational quality control network for newly made proteins. This work focused oninvestigating the principles of de novo protein folding and the cellular strategies to support the fidelity of this process in both, pro- and eukaryotic model organisms. The following results were obtained:I. Analysis of cotranslational protein folding and ribosome-associated factors in Escherichia coli(A) This work revealed for the first time the cotranslational folding pathway of a modelnascent polypeptide at the atomic level. In a collaborative effort, NMR spectroscopy wasused to monitor the conformation of the SH3 domain from α-spectrin at sequential stages during its synthesis. The translation of SH3 was therefore site-specifically arrested on ribosomes in Escherichia coli cells to generate 15N,13C-labeled nascent polypeptides. Toprovide snapshots of the translation process, nascent chains were designed to either expose the entire SH3 domain or C-terminally truncated versions thereof. The data showed that nascent SH3 remains unstructured during elongation but adopts a native-like conformationas soon as the entire sequence information is available outside the ribosome. In addition, the ribosome neither imposes conformational constraints nor forms significant contacts with the unfolded nascent SH3 domain. Thus, SH3 folds on ribosomes in a domainwise manner without populating folding intermediates.(B) The molecular interaction between the bacterial ribosome-associated chaperone TriggerFactor (TF) and nascent polypeptides was investigated using a site-specific crosslinkingapproach. For this, radioactively labeled nascent chains were produced in vitro andsubjected to binding experiments with TF. The contribution of this work was to clone DNAtemplates encoding model nascent chains and to generate a suitable in vitrotranscription/translation system, which was derived from Escherichia coli cells, to study thechaperone activity of TF on ribosomes. The analysis revealed that ribosome-bound TF canaccommodate nascent chains of different lengths and folding states in its interior to protectthem against aggregation or premature degradation. This may explain how TF is able toassist cotranslational folding of a broad spectrum of nascent proteins.(C) It has been suggested that SecA-mediated translocation of secretory proteins across thecytoplasmic membrane of Escherichia coli cells occurs posttranslationally. This workcontributed the key finding that SecA associates directly with ribosomes in vitro. Togetherwith other results, a new model was proposed, according to which secretory proteins arerecognized already cotranslationally by ribosome-bound SecA to direct them efficiently to theposttranslational translocation pathway.II. Analysis of the ribosome-associated protein quality control system ofSaccharomyces cerevisiae(A) The E3 ubiquitin-protein ligase Not4 is a component of the conserved eukaryotic Ccr4-Not complex and has been suggested to target stalled nascent polypeptides for degradation.To investigate whether Not4 plays a role in the ribosome-bound protein quality controlsystem of Saccharomyces cerevisiae, the interaction of Not4 with ribosomes was analyzed.The results showed that Not4 and Caf1, another subunit of the complex, associate withpolyribosomes in vivo. Ribosome-association of both factors, however, was dependent onthe presence of nascent polypeptides, suggesting that Not4, or the entire Ccr4-Not complex,senses the presence of nascent peptides and thus may function in cotranslational proteinquality control. Moreover, deletion of the NOT4 gene caused temperature-dependentaggregation of a broad range of different protein species and the constitutive upregulation ofheat-shock responsive reporters, indicating folding stress. These data functionally connectthe Ccr4-Not complex to the cellular protein homeostasis network.(B) In yeast, the stable heterodimeric ribosome-associated complex (RAC) is composed ofthe Hsp70 and Hsp40 chaperones Ssz and Zuotin, respectively. RAC acts as cochaperonefor the Hsp70 chaperone Ssb on ribosomes.(i) To investigate the functional interplay between the Ssb-RAC system and the nascent polypeptide-associated complex (NAC), another ribosome-anchored complex, genetic and biochemical approaches were applied. Deletion of the genes encoding Ssb resulted in theaccumulation of protein aggregates consisting predominantly of ribosomal proteins andribosome biogenesis factors. Additionally, the levels of ribosomal particles and actively translating ribosomes were reduced in these cells. These defects were aggravated in nacΔssbΔ cells, suggesting that both, Ssb and NAC, play a role in the regulation of ribosome biogenesis. The present work contributed the quantification of ribosome levels to this study,as well as experiments showing that ribosomal proteins are specific components of the aggregates formed in ssbΔ and nacΔssbΔ cells.(ii) To analyze the architecture of the RAC complex, which consists of Ssz and Zuotin,pulldown experiments were performed showing that the N-terminal region of Zuotin issufficient to form a stable interaction with Ssz in vivo. This result complements the findingsobtained by amide hydrogen exchange experiments and mutational analyses. Together, thedata suggest that the mutual stabilization of the highly flexible N-terminus of Zuotin and theC-terminal domain of Ssz constitutes the molecular basis for RAC complex formation.(A) To investigate protein aggregation of disease-related Poly-Q (poly-glutamine) proteins, anew method was developed for generating constructs containing repetitive sequences.Cloning of repetitive DNA sequences using standard PCR-based methods is challenging due to the lack of specific primer binding sites. Therefore, a PCR-free seamless cloning strategy was designed to assemble highly repetitive nucleotide sequences. By this approach, DNA templates were generated to produce proteins containing defined stretches of consecutive glutamine residues in bacteria. With these proteins an improved assay was established to study the aggregation of Poly-Q polypeptides in vitro

Skalierbare Ausführung von Prozessanwendungen in dienstorientierten Umgebungen

Die Strukturierung und Nutzung von unternehmensinternen IT-Infrastrukturen auf Grundlage dienstorientierter Architekturen (SOA) und etablierter XML-Technologien ist in den vergangenen Jahren stetig gewachsen. Lag der Fokus anfänglicher SOA-Realisierungen auf der flexiblen Ausführung klassischer, unternehmensrelevanter Geschäftsprozesse, so bilden heutzutage zeitnahe Datenanalysen sowie die Überwachung von geschäftsrelevanten Ereignissen weitere wichtige Anwendungsklassen, um sowohl kurzfristig Probleme des Geschäftsablaufes zu identifizieren als auch um mittel- und langfristige Veränderungen im Markt zu erkennen und die Geschäftsprozesse des Unternehmens flexibel darauf anzupassen. Aufgrund der geschichtlich bedingten, voneinander unabhängigen Entwicklung der drei Anwendungsklassen, werden die jeweiligen Anwendungsprozesse gegenwärtig in eigenständigen Systemen modelliert und ausgeführt. Daraus resultiert jedoch eine Reihe von Nachteilen, welche diese Arbeit aufzeigt und ausführlich diskutiert. Vor diesem Hintergrund beschäftigte sich die vorliegende Arbeit mit der Ableitung einer konsolidierten Ausführungsplattform, die es ermöglicht, Prozesse aller drei Anwendungsklassen gemeinsam zu modellieren und in einer SOA-basierten Infrastruktur effizient auszuführen. Die vorliegende Arbeit adressiert die Probleme einer solchen konsolidierten Ausführungsplattform auf den drei Ebenen der Dienstkommunikation, der Prozessausführung und der optimalen Verteilung von SOA-Komponenten in einer Infrastruktur

Skalierbare Ausführung von Prozessanwendungen in dienstorientierten Umgebungen

Die Strukturierung und Nutzung von unternehmensinternen IT-Infrastrukturen auf Grundlage dienstorientierter Architekturen (SOA) und etablierter XML-Technologien ist in den vergangenen Jahren stetig gewachsen. Lag der Fokus anfänglicher SOA-Realisierungen auf der flexiblen Ausführung klassischer, unternehmensrelevanter Geschäftsprozesse, so bilden heutzutage zeitnahe Datenanalysen sowie die Überwachung von geschäftsrelevanten Ereignissen weitere wichtige Anwendungsklassen, um sowohl kurzfristig Probleme des Geschäftsablaufes zu identifizieren als auch um mittel- und langfristige Veränderungen im Markt zu erkennen und die Geschäftsprozesse des Unternehmens flexibel darauf anzupassen. Aufgrund der geschichtlich bedingten, voneinander unabhängigen Entwicklung der drei Anwendungsklassen, werden die jeweiligen Anwendungsprozesse gegenwärtig in eigenständigen Systemen modelliert und ausgeführt. Daraus resultiert jedoch eine Reihe von Nachteilen, welche diese Arbeit aufzeigt und ausführlich diskutiert. Vor diesem Hintergrund beschäftigte sich die vorliegende Arbeit mit der Ableitung einer konsolidierten Ausführungsplattform, die es ermöglicht, Prozesse aller drei Anwendungsklassen gemeinsam zu modellieren und in einer SOA-basierten Infrastruktur effizient auszuführen. Die vorliegende Arbeit adressiert die Probleme einer solchen konsolidierten Ausführungsplattform auf den drei Ebenen der Dienstkommunikation, der Prozessausführung und der optimalen Verteilung von SOA-Komponenten in einer Infrastruktur