How to change the oligomeric state of a circular protein assembly: switch from 11-subunit to 12-subunit TRAP suggests a general mechanism

Many critical cellular functions are performed by multisubunit circular protein oligomers whose internal geometry has evolved to meet functional requirements. The subunit number is arguably the most critical parameter of a circular protein assembly, affecting the internal and external diameters of the assembly and often impacting on the protein's function. Although accurate structural information has been obtained for several circular proteins, a lack of accurate information on alternative oligomeric states has prevented engineering such transitions. In this study we used the bacterial transcription regulator TRAP as a model system to investigate the features that define the oligomeric state of a circular protein and to question how the subunit number could be manipulated.We find that while Bacillus subtilis and Bacillus stearothermophilus TRAP form 11-subunit oligomers, the Bacillus halodurans TRAP exclusively forms 12-subunit assemblies. Significantly, the two states of TRAP are related by a simple rigid body rotation of individual subunits around inter-subunit axes. We tested if such a rotation could be induced by insertion or deletion mutations at the subunit interface. Using wild type 11-subunit TRAP, we demonstrate that removal of five C-terminal residues at the outer side of the inter-subunit axis or extension of an amino acid side chain at the opposite, inner side, increased the subunit number from 11 to 12. Our findings are supported by crystal structures of TRAP oligomers and by native mass spectrometry data.The subunit number of the TRAP oligomer can be manipulated by introducing deletion or addition mutations at the subunit interface. An analysis of available and emerging structural data on alternative oligomeric states indicates that the same principles may also apply to the subunit number of other circular assemblies suggesting that the deletion/addition approach could be used generally to engineer transitions between different oligomeric states

SuperConga: an open-source framework for mesoscopic superconductivity

We present SuperConga, an open-source framework for simulating equilibrium properties of unconventional and ballistic singlet superconductors, confined to two-dimensional (2D) mesoscopic grains in a perpendicular external magnetic field, at arbitrary low temperature. It aims at being both fast and easy to use, enabling research without access to a computer cluster, and visualization in real-time with OpenGL. The core is written in C++ and CUDA, exploiting the embarrassingly parallel nature of the quasiclassical theory of superconductivity by utilizing the parallel computational power of modern GPUs. The framework self-consistently computes both the superconducting order-parameter and the induced vector potential, and finds the current density, free energy, induced flux density, local density of states, as well as the magnetic moment. A user-friendly Python frontend is provided, enabling simulation parameters to be defined via intuitive configuration files, or via the command-line interface, without requiring a deep understanding of implementation details. For example, complicated geometries can be created with relative ease. The framework ships with simple tools for analyzing and visualizing the results, including an interactive plotter for spectroscopy. An overview of the theory is presented, as well as examples showcasing the framework's capabilities and ease of use. The framework is free to download from https://gitlab.com/superconga/superconga, which also links to the extensive user manual, containing even more examples, tutorials and guides.Comment: Accepted version. Review-style article, 31 pages and link to software at https://gitlab.com/superconga/supercong

Numerical Simulation of Multicomponent Ion Beam from Ion Sources

A program library for numerical simulation of a multicomponent charged particle beam from ion sources is presented. The library is aimed for simulation of high current, low energy multicomponent ion beam from ion source through beamline and realized under the Windows user interface for the IBM PC. It is used for simulation and optimization of beam dynamics and based on successive and consistent application of two methods: the momentum method of distribution function (RMS technique) and particle in cell method. The library has been used to simulate and optimize the transportation of tantalum ion beam from the laser ion source (CERN) and calcium ion beam from the ECR ion source (JINR, Dubna)

Production of retardation film with pixel strusture

At present the commercial success of LC displays is achieved due to the high characteristics of quality: viewing angles, contrast, price, etc. For example, LC display have been used for creation of 3D images by means of forming images on the display for the left and right eye and using of polarizing glasses for the left and right eye. It allows us to see the resulting 3D image. Such a system can be implemented by means of using of a pattern phase retardation film which is placed on the display screen. The retardation film is a structured phase plate with display pixels order resolution which allows to form lines of images for the left and right eye without loss of image quality

SRSF1 modulates the organization of splicing factors in nuclear speckles and regulates transcription

The mammalian cell nucleus is compartmentalized into non-membranous subnuclear domains that regulate key nuclear functions. Nuclear speckles are subnuclear domains that contain pre-mRNA processing factors and non-coding RNAs. Many of the nuclear speckle constituents work in concert to coordinate multiple steps of gene expression, including transcription, pre-mRNA processing and mRNA transport. The mechanism that regulates the formation and maintenance of nuclear speckles in the interphase nucleus is poorly understood. In the present study, we provide evidence for the involvement of nuclear speckle resident proteins and RNA components in the organization of nuclear speckles. SR-family splicing factors and their binding partner, long non-coding MALAT1 RNA, can nucleate the assembly of nuclear speckles in the interphase nucleus. Depletion of SRSF1 in human cells compromises the association of splicing factors to nuclear speckles and influences the levels and activity of other SR proteins. Furthermore, on a stably integrated reporter gene locus, we demonstrate the role for SRSF1 in RNA polymerase II-mediated transcription. Our results suggest that SR proteins mediate the assembly of nuclear speckles and regulate gene expression by influencing both transcriptional and posttranscriptional activities within the cell nucleus

Improving the contact gas of steam-turbine installations of objects of marine infrastructure

Борцов, О. С. Вдосконалення контактних газопаротурбінних установок об’єктів морської інфраструктури = Improving the contact gas of steam-turbine installations of objects of marine infrastructure / О. С. Борцов, А. П. Шевцов // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2019. – № 1 (11). – С. 66–73.Анотація. У статті досліджено напрями поліпшення техніко-економічних, масогабаритних та екологічних показників за тепловими викидами контактних газопаротурбінних установок під час виробництва механічної, теплової та електричної енергії на об’єктах морської інфраструктури. Визначення техніко-економічних характеристик контактних газопаротурбінних установок виконано для установок потужністю від 4 до 40 МВт. Масогабаритні показники в контактних газопаротурбінних установок показано з урахуванням схемних рішень систем охолодження та теплових викидів у повітря та море. Надходження води в контактний конденсатор як елемент енергетичної установки об’єкта морської інфраструктури за температур охолоджуючої морської води досягається завдяки інтенсифікації тепломасообмінних процесів зі збільшенням швидкості газопарової суміші. Обґрунтування використання запропонованого рішення виконано методами математичного моделювання та аналізу теплотехнічних процесів за сукупної дії контактного конденсатора та охолоджувача.Abstract. In the article, the directions of improvement of technical-economic, weight-size and ecological indicators of heat releases of gas-steam turbine contact installations in the production of mechanical, thermal and electric energy at the facilities of the marine infrastructure are investigated. Determination of technical and economic characteristics of contact gas steam turbine installations is made for installations with capacity from 4 to 40 MW. The weight and dimensions in the contact gas-steam-turbine installations are made with regard to the circuit design of the cooling systems and heat releases into the surrounding air and the sea. The product of water in a direct-contact condenser, as an element of the power plant of a marine infrastructure facility, at cooling temperatures of sea water is achieved due to the intensification of heat and mass transfer processes with an increase in the gas-vapor mixture rate. The substantiation of the use of the proposed solution was made by the methods of mathematical modeling and analysis of thermal processes with the cumulative action of a direct-contact condenser and cooler. It has been proved that when using condenser cooling water with a temperature of 10–25 0C in contact gas-steam-turbine installations, it results in a positive water production at constant rates of steam and gas stream up to 4.5 m/s. Under these conditions, there is a decrease in the flue gas temperature and an increase in the pressure drop of the exhaust gas-vapor mixture, which does not significantly affect the change in power of the power plant. The results of reducing the weight and size indicators of the elements of power plants were obtained for water-cooled cooling systems of steam and gas stream and features of their use during the year in the northern regions of the Black Sea, taking into account the temperature distribution of sea water depending on the depth

Оценка фракционной эффективности градиентного переноса аэрозолей в элементах энергетических установок

Шевцов, А. П. Оценка фракционной эффективности градиентного переноса аэрозолей в элементах энергетических установок = Assessment of the fractional efficiency of gradient transfer of aerosols in elements of power plants / А. П. Шевцов, Г. В. Кузнецов // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2019. – № 1 (475). – С. 82–88.У статті подано результати дослідження для створення нових поколінь газоочисних пристроїв енергетичних установок і систем життєзабезпечення суден. Метою дослідження є визначення фракційної ефективності осадження на окремих ділянках багатофункціональних поверхонь і поверхні загалом під час реалізації ресурсозберігаючих аерозольних градієнтних технологій у суднових системах технічного та комфортного кондиціонування. Основна задача дослідження полягає в обґрунтуванні достовірності оцінки фракційної ефективності перенесення аерозолів у примежових шарах багатофункціональних поверхонь в енергетичних установках на основі моделі фракційної ефективності осадження аерозольної частинки послідовними способами як сукупності незалежних подій з постійною ефективністю. Об’єктом дослідження є процеси очищення аерозольних середовищ у суднових енергетичних установках і системах життєзабезпечення. Предметом дослідження є характеристики послідовності процесів градієнтного перенесення аерозольних середовищ у примежових шарах багатофункціональних поверхонь та їх показників фракційної ефективності очищення в суднових енергетичних установках і системах життєзабезпечення. Методом дослідження є ймовірнісний метод аналізу випадкових процесів та оцінювання досягнення необхідного рівня результату за послідовного проведення подій з урахуванням властивих їм елементів випадковості. У результаті дослідження обґрунтовано залежність фракційної ефективності осадження частинок аерозолю під час реалізації різних варіантів градієнтного перенесення в примежових шарах багатофункціональних поверхонь. Надано інтервальні оцінки впливу дії сил, викликаних градієнтами полів тиску, температури й концентрацій на значення фракційної ефективності осадження аерозолів. Практична значущість одержаних результатів полягає в пропозиції раціонального способу вибору послідовності дій термо-, акустико- й фотофоретичних ефектів та сил поверхневого натягу в аерозольних градієнтних технологіях для суднових енергоустановок та систем життєзабезпечення.The article offers the results of the research to develop new generations of gas cleaning devices in power plants and life support systems of the ships. The goal of the research is to determine fractional efficiency of deposition on individual sites of multifunctional surfaces and surfaces in general, the aerosol gradient of resource-saving technologies in ship systems and technical comfort air conditioning. The main research’s task is a validated evaluation of fractional efficiency of aerosol transport in the boundary layers multifunctional surfaces in power plants based on the model fractional efficiency of deposition of aerosol particles consistent means as a set of independent events with a constant efficiency. The object of the research is the treatment processes of aerosol environments in power plants and life support systems. Subject of the research is characteristics of a sequence of gradient transfer processes in the boundary layers of multifunctional surfaces during cleaning aerosol environments and their performance fractional efficiency of purification in the ship power plant and life support systems. Research method is probabilistic method of analysis of random processes and assesses the desired level of result with a sequence of events with regard to their inherent elements of randomness. The study substantiates the dependence of the fractional efficiency of deposition of aerosol particles in different variants of gradient transfer in boundary layers multifunctional surfaces. Made interval estimates of the influence of the forces caused by the gradients of the fields of pressure, temperature and concentration on the values of the fractional efficiency of aerosol deposition. Practical value of results consists in proposing a rational method of selecting a sequence of actions of thermal, acoustic and photophoretic effects and the surface tension gradient in aerosol technologies for ship power plant and support life systems.В статье поданы результаты исследования для создания новых поколений газоочистительных устройств энергетических установок и систем жизнеобеспечения судов. Целью исследования является определение фракционной эффективности осаждения на отдельных участках многофункциональных поверхностей и поверхности в целом при реализации ресурсосберегающих аэрозольных градиентных технологий в судовых системах технического и комфортного кондиционирования. Основная задача исследования заключается в обосновании достоверности оценки фракционной эффективности переноса аэрозолей в пограничных слоях многофункциональных поверхностей в энергетических установках на основе модели фракционной эффективности осаждения аэрозольной частицы последовательными способами как совокупности независимых событий с постоянной эффективностью. Объектом исследования являются процессы очистки аэрозольных сред в судовых энергетических установках и системах жизнеобеспечения. Предметом исследования является характеристика последовательности процессов градиентного переноса аэрозольных сред в пограничных слоях многофункциональных поверхностей и их показателей фракционной эффективности очистки в судовых энергетических установках и системах жизнеобеспечения. Методом исследования является вероятностный метод анализа случайных процессов и оценивания достижения необходимого уровня результата при последовательном проведении событий с учетом присущих им элементов случайности. В результате исследования обоснована зависимость фракционной эффективности осаждения частиц аэрозоля при реализации различных вариантов градиентного переноса в пограничных слоях многофункциональных поверхностей. Предоставлены интервальные оценки влияния действия сил, вызванных градиентами полей давления, температуры и концентраций на значения фракционной эффективности осаждения аэрозолей. Практическая значимость результатов заключается в предложении рационального способа выбора последовательности действий термо-, акустико- и фотофоретических эффектов и сил поверхностного натяжения в аэрозольных градиентных технологиях для судовых энергоустановок и систем жизнеобеспечения

Обоснование рациональной последовательности способов аэрозольных градиентных технологий в элементах судовых энергетических установок

Шевцов, А. П. Обоснование рациональной последовательности способов аэрозольных градиентных технологий в элементах судовых энергетических установок = Substantiation of the rational sequence of processes of aerosol gradient technologies in elements of ship power plants / А. П. Шевцов, Г. В. Кузнецов // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2019. – № 3 (477). – С. 18–26.Анотація. У статті пропонуються результати дослідження впливу послідовності способів аерозольних градієнтних технологій і їх режимних параметрів, які залежать від ходового часу і навантаження енергетичної установки судна на їх газоочисні пристрої. Метою дослідження є забезпечення необхідного рівня ефективного очищення шляхом комбінування різних процесів і способів градієнтного переносу аерозолів для забезпечення заданих техніко-економічних показників суднових енергетичних установок. Основне завдання дослідження – обґрунтувати вибір раціональної послідовності способів аерозольних градієнтних технологій в елементах суднових енергетичних установок і запропонувати шляхи вдосконалення очисних пристроїв. Об’єктом дослідження є процеси очищення аерозольних середовищ у суднових енергетичних установках і системах життєзабезпечення. Предмет дослідження – характеристики послідовності процесів градієнтного перенесення аерозольних середовищ в примежових шарах багатофункціональних поверхонь і їх показники фракційної ефективності очищення в суднових енергетичних установках і системах життєзабезпечення. Метод дослідження – розрахунково-експериментальний метод визначення індивідуальних показників фракційної ефективності за послідовного проведення подій з урахуванням масогабаритних і режимних показників газоочисних пристроїв. В результаті дослідження на основі комплексного показника ефективності сепарації, який враховує ефективність очищення, компактність пристрою і умови його експлуатації, обґрунтовано раціональний спосіб вибору послідовності дій термо-, акустико- і фотофоретічних ефектів і сил поверхневого натягу в аерозольних градієнтних технологіях для очисних пристроїв. Практичне значення одержаних результатів полягає в пропозиції напрямів вдосконалення суднових енергоустановок і систем життєзабезпечення з очисними пристроями.Abstract. The article offers the research results of the influence of the aerosol gradient technologies methods sequence and their operating parameters, which depend on the crossing time and the load of the power plant of the aircraft on their gas-purifying devices. The goal of the research is to provide the necessary level of effective cleaning by combining different processes and ways of gradient transport of aerosols to ensure the specified technical and economic indicators of ship power plants. The main research’s task is to justify the choice of the rational sequence of gradient methods aerosol technologies in the elements of ship power plants and to suggest ways of improving the purifying devices. The object of the research are the treatment processes of aerosol in ship power plants and life support systems. Subject of the research – the characteristics of the sequences of processes of the aerosol media gradient transfer in boundary layers multifunctional surfaces and their performance fractional efficiency of purification in the ship power plants and life support systems. Research method – the calculation-experimental method of determining individual performance fractional efficiency during the sequential events of given weight and size and operational factors of the gas-purifying devices. As a result of the research on the basis of the separation efficiency complex indicator, which takes into account the purification efficiency, compact size the device and conditions of its operation justified a rational method of selecting a sequence of actions of thermal, acoustic and photophoretic effects and the surface tension gradient in aerosol technologies for purifying devices. The practical significance of the results is to offer the directions for improvement of the ship power plant and life support systems with purifying devices.Аннотация. В статье предлагаются результаты исследования влияния последовательности способов аэрозольных градиентных технологий и их режимных параметров, которые зависят от ходового времени и нагрузки энергетической установки судна на их газоочистительные устройства. Целью исследования является обеспечение необходимого уровня эффективной очистки путем комбинирования различных процессов и способов градиентного переноса аэрозолей для обеспечения заданных технико-экономических показателей судовых энергетических установок. Основная задача исследования – обосновать выбор рациональной последовательности способов аэрозольных градиентных технологий в элементах судовых энергетических установок и предложить пути совершенствования очистительных устройств. Объектом исследования являются процессы очистки аэрозольных сред в судовых энергетических установках и системах жизнеобеспечения. Предмет исследования – характеристики последовательности процессов градиентного переноса аэрозольных сред в пограничных слоях многофункциональных поверхностей и их показатели фракционной эффективности очистки в судовых энергетических установках и системах жизнеобеспечения. Метод исследования – расчетно-экспериментальный метод определения индивидуальных показателей фракционной эффективности при последовательном проведении событий с учетом массогабаритных и режимных показателей газоочистительных устройств. В результате исследования на основе комплексного показателя эффективности сепарации, который учитывает эффективность очистки, компактность устройства и условия его эксплуатации, обоснован рациональный способ выбора последовательности действий термо-, акустико- и фотофоретических эффектов и сил поверхностного натяжения в аэрозольных градиентных технологиях для очистительных устройств. Практическая значимость результатов заключается в предложении направлений совершенствования судовых энергоустановок и систем жизнеобеспечения с очистительными устройствами

Поліпшення масогабаритних показників контактних конденсаторів газопаротурбінних установок для об’єктів морської інфраструктури

Борцов, О. С. Поліпшення масогабаритних показників контактних конденсаторів газопаротурбінних установок для об’єктів морської інфраструктури = Improving weight and overall dimensions of contact condenser of gas steam power plants for marine infrastructure facilities / О. С. Борцов, А. П. Шевцов // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2016. – № 3 (465). – С. 37–42.Розглянуто поліпшення контактних конденсаторів газопаротурбінних установок за рахунок збільшення швидкості газопарової суміші.The aim of the article is to decrease the weight and size of the contact condensers of gas-steam turbine plants. The increase of the gas-vapor flow speed is a way to achieve the aim. The results of the research are: heat, gas-dynamic, mass and overall indexes of the contact condenser for the gas-vapor flow speed from 3 to 6 m/s. At the conclusion of research are determined the values of efficiency and specific power of gas-steam turbine plants with contact condensers which have less weight and size.Рассмотрено совершенствование контактных конденсаторов газопаротурбинных установок за счет увеличения скорости газопаровой смеси