Search

Aortic stenosis and athrosclerosis are slowly progressing diseases. Being clinically silent, as they start developing decades before they cause symptoms, cardiovascular diseases and atherosclerosis in particular, are the leading cause of morbitidy and mortality in the Western world. Lipid accumulation begins both in the artery walls and in the aortic valves before any clinical signs of atherosclerosis or aortic stenosis can be detected. While atherosclerotic lesions are characterized with cells filled with lipid droplets i.e. foam cells, and they are found to be calcified only in the late stages of atherosclerosis, the stenotic aortic valve leaflets contain both lipid droplets and calcified nodules already in early lesions. The proteoglycan matrix common to artery wall and aortic valve leaflets retains the entering lipoprotein particles that are then enzymatically and oxidatively modified. Such modifications have an ability to transform the non-inflammatory plasma lipoprotein particles into crystals and particles that can induce sterile inflammation in the various intimal and valvular cells. This thesis was set to study the distribution and characteristics of the extracellular lipid and to reveal the origin of the extracellular lipid particles. Prior to the analyses of the isolated extracellular lipid particles, the human carotid artery plaques were imaged with three-dimensional electron microscopy and sections of human coronary arteries were analyzed with imaging mass spectrometry to study the spatial distribution of lipids in different stages of atherosclerosis. In the human coronary arteries, the lipid domains found in advanced atherosclerotic lesions were different from the domains found in atheroma-stage artery sections, and even more different from healthy sections of coronary arteries. In the human carotid artery plaques, cholesterol crystals were found to be large sheets or needle-like structures, and they appeared to be growing out from large lipid particle, Aorttastenoosi eli aorttaläpän kalkkinen kovettumatauti ja ateroskleroosi eli valtimokovettumatauti ovat hitaasti eteneviä tauteja. Koska nämä sydän- ja verisuonitaudit kehittyvät piilossa oireita aiheuttamatta jopa vuosikymmenten ajan, ne ovat yhä edelleen suomalaisten ja läntisen maailman kuolinsyytilastojen kärjessä. Lipidit eli rasva-aineet alkavat kertyä sekä aorttaläppään että valtimoiden seinämään jo paljon ennen kuin mitään kliinisiä merkkejä on havaittavissa. Ateroskleroosissa plakit ovat tyypillisesti täynnä rasvapartikkeleita eli lipidipartikkeleita ja soluja, jotka ovat täynnä rasvapisaroita (vaahtosoluja) ja ne kalkkiintuvat vasta taudin myöhäisvaiheessa. Aorttaläpissä on sen sijaan yhtä aikaa sekä lipidipartikkeleita ja kiteytynyttä kalkkia. Sekä aorttaläpässä että valtimon seinämässä on proteoglykaanikerros, johon lipidipartikkelit tarttuvat kiinni. Kiinni tarttuneet lipidipartikkelit voivat voivat muokkaantua entsyymien vaikutuksesta tai hapettumisen seurauksena. lipidipartikkelien muokkaantuminen voi saada aorttaläpän tai valtimon sisäkerroksen solut reagoimaan steriilillä tulehdusreaktiolla tai muokkaantuneet lipidipartikkelien sisältämä kolesteroli voi kiteytyä suuriksi kolesterolikiteiksi. Tässä väitöskirjassa tutkittiin solunulkoisten lipidipartikkeleiden ominaisuuksia ja niiden levittäytymistä solujen väliseen tilaan. Siten pyrittiin selvittämään solunulkoisten lipidipartikkeleiden alkuperä. Ihmisen kaulavaltimoiden seinämästä valmistettiin malleja kolmiulotteisten elektronimikroskooppikuvien avulla ja ihmisen sepelvaltimoleikkeitä tutkittiin kuvantavalla massaspektrometrilla. Näin saatiin selville, kuinka lipidipartikkelit sijaitsivat valtimoiden seinämässä. Terveiden sepelvaltimoiden lipidipartikkelikertymien laatu ja paikka erosivat aterooma-vaiheen plakkien lipidipartikkelikertymistä ja vielä enemmän ne erosivat pitkälle edenneestä ateroskleroottisesta plakista. Ihmisen kaulavaltimoiden plakeissa kolesterolikiteet olivat sekä neulamaisia et

Virus-host systems in sea ice Sea ice is one of the largest habitats on Earth. A specialized microbial community lives inside the narrow brine channels that are formed during freezing process, when salt and other components from sea water concentrate between ice crystals. These microbes have an active role in the biogeochemistry of the sea ice by primary production, degradation of material and excreation of compounds, which effect the gas exchange between the ocean and atmosphere and the nutrient status of the under ice sea. Sea ice microbial community consist of auto- and heterotrophic protists, prokaryotes and viruses. The main heterotrophs are the bacteria. Viruses are the most abundant lifeform on Earth. They are found everywhere where there is life and they infect all kinds of cells. Infections are crucial for viruses because they can reproduce only by using a host cell to produce new virus particles. Majority of the viruses infect the most numerous cells on Earth, the prokaryotes, i.e. bacteria and archaea. Viruses infecting bacteria (bacteriophages or phages) are a major factor in bacterial mortality. They can also control the community composition of bacteria because of the high specificity of the infection. Bacteria have different mechanisms to avoid phage infections and phages need to evolve to be able to reproduce. This arms race of phages and bacteria can lead to co-evolution. Although viruses are known to have significant effects on bacterial communities in various habitats, not much is known about the viruses in the sea ice. Before this project, only three isolates have been reported from the Arctic sea ice. The aim in this thesis was to get a better understanding of the phages and their role in sea ice. For that, isolation, cultivation and purification methods needed to be developed and optimized. Bacteria and phages were isolated from samples taken from Baltic and Antarctic sea ice. The phage particles were purified and characterized by their morphol, Virukset ja niiden isäntäbakteerit merijäässä Merijää on yksi maapallon suurimmista elinalueista. Erityinen mikrobiyhteisö elää merijään sisällä olevissa suolavesikanavissa, jotka muodostuvat meriveden jäätyessä, kun suola ja muut epäpuhtaudet tiivistyvät jääkiteiden väliin. Nämä mikrobit muokkaavat merijään rakennetta ja kemiallista koostumusta yhteyttämällä, ja hajottamalla sekä erittämällä yhdisteitä. Tämä vaikuttaa mm. kaasujen vaihtoon meren ja ilmakehän välillä ja merijään alapuolisen veden ravinnetilanteeseen. Merijään mikrobiyhteisö koostuu alkueliöistä ja alkeistumallisista sekä viruksista. Virukset ovat maapallon yleisin elämänmuoto ja niitä löytyy kaikkialta. Virukset lisääntyvät infektoimalla solullisia eliöitä ja tuottamalla uusia viruskappaleita näiden avulla. Valtaosa viruksista infektoi maapallon yleisimpiä solullisia eliöitä, alkeistumallisia bakteereita ja arkeoneja. Bakteereita infektoivat virukset (bakteriofagit tai faagit) ovat merkittävä syy bakteerien kuolleisuuteen ja mahdollisesti myös evoluutioon. Vaikka tiedetään, että yleisesti virusten merkitys bakteeriyhteisöihin on merkittävä, merijään viruksista on vain hyvin vähän tutkittua tietoa. Ennen tätä tutkimusta merijäästä on eristetty vain kolme faagia Pohjoiselta jäämereltä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää faagien merkitystä merijäässä eristämällä niitä ja niiden isäntäbakteereita tarkempia tutkimuksia varten Itämerestä ja Etelämannerta ympäröivästä Eteläisestä jäämerestä. Jotta tämä oli mahdollista, oli kehitettävä ja paranneltava eristys-, kasvatus- ja puhdistusmenetelmiä. Eristettyjen faagien ulkomuoto määritettiin ja niiden rakenneproteiineja vertailtiin keskenään, jotta voitiin varmistaa faagien olevan keskenään erilaisia. Isäntäbakteerien suku määritettiin. Tutkittiin lämpötilan vaikutusta bakteerien kasvuun ja faagien infektioon, kuten myös faagien tarttumista isäntäsolun pintaan ja uusien fagipartikkelien tuotannon kestoa. Myös viruksen kaltaisten kappaleiden määrää mi

To survive, plants must recognize the presence of danger and establish effective defenses against invading pathogens. Most plants are resistant to the majority of plant pathogens. This passive protection is provided primarily by the cell wall and waxy cuticular layer that limit the progress of most attackers. If these barriers are overcome, the second line of defense is triggered upon detection of pathogen-associated molecular patterns or damage-associated molecular patterns by pattern recognition receptors. The activation of PRRs induces multifaceted intracellular signaling pathways that ultimately initiate defense responses. Many molecular components by which plants perceive pathogens and the downstream signaling cascades have been characterized on a molecular level. However, the mechanisms by which plants protect themselves from phytopathogens (in particular necrotrophs) remain to be elucidated. Three aspects of plant immunity to phytopathogens are addressed in this thesis: (I) the role of glucosidase II β-subunit AtGCSIIβ in EFR receptor-mediated defense signaling, (II) the role of F-box protein AFB4 in plant innate immunity against necrotrophic pathogens, and (III) the role of class III peroxidases in cuticle formation that governs very strong and local resistance against necrotrophic bacterial and fungal pathogens. Plants exploit membrane-localized PRRs for specific and rapid detection of the potential pathogens. Many eukaryotic membrane-localized proteins undergo quality control during folding and maturation in the endoplasmic reticulum, a process termed endoplasmic reticulum quality control. The biogenesis of EFR, and to a lesser extent FLS2 receptors, is regulated by this mechanism. Study I demonstrated that the glucosidase II β-subunit AtGCSIIβ is pivotal for the function of the plant innate immunity receptor EFR. Loss-of-function in AtGCSIIβ results in elf18-insensitive phenotype, confirming the importance of AtGCSIIβ in biogenesis of the EFR receptor. F, Selviytyäkseen kasvin on pystyttävä havaitsemaan sitä uhkaavien taudinaiheuttajien läsnäolo sekä kyettävä puolustautumaan niitä vastaan. Kasvit ovat yleensä vastustuskykyisiä suurimmalle osalle taudinaiheuttajista. Tämä passiivinen suoja on seurausta lähinnä kasvin soluseinän ja vahamaisen kutikulakerroksen muodostamasta mekaanisesta esteestä, jota suurin osa hyökkääjistä ei kykene läpäisemään. Joskus taudinaiheuttaja kuitenkin murtaa suojamuurin ja seuraava puolustuslinja aktivoituu. Tämä tapahtuu kasvin tunnistaessa taudinaiheuttajissa tyypillisesti esiintyviä molekyylirakenteita tai kasvista sen vaurioituessa irtoavia molekyylejä. Tunnistaminen tapahtuu näitä molekyylejä sitovien reseptorien avulla. Reseptorien aktivoituminen käynnistää solunsisäisiä signalointiketjuja johtaen lopulta puolustusvasteiden käynnistymiseen. Monet tunnistamiseen ja signalointiketjuihin osallistuvat molekyylitason komponentit tunnetaan, mutta mekanismit, joita kasvit käyttävät puolustautuessaan taudinaiheuttajia (etenkin nekrotrofeja) vastaan, ovat edelleen laajalti hämärän peitossa. Tämä väitöskirja käsittelee kolmea kysymystä liittyen kasvien vastustuskykyyn taudinaiheuttajia vastaan: (I) glukosidaasi II-entsyymin β-alayksikön (AtGCSIIβ) roolia EFR-reseptorivälitteisessä puolustussignaloinnissa, (II) F-box-proteiini AFB4:n roolia kasvin vastustuskyvyssä nekrotrofisia taudinaiheuttajia vastaan ja (III) luokan III peroksidaasien roolia tehokkaan paikallisen suojan nekrotrofisia taudinaiheuttajabakteereita ja sieniä vastaan tuottavan kutikulakerroksen muodostumisessa. EFR-reseptori on bakteereilla esiintyvän elongaatiofaktori Tu:n tunnistava kasvin solukalvolla sijaitseva proteiini. Monien kalvoproteiinien tavoin reseptorien on läpäistävä laadunvalvonta niiden laskostuessa ja kypsyessä solulimakalvostossa. Työssä I osoitettiin, että glukosidaasi II-entsyymin β-alayksikkö AtGCSIIβ on välttämätön toiminnallisen EFR-reseptorin synnylle. AtGCSIIβ:n puuttuessa kasvi ei reagoi elongaatiofakto

The increasing use of titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) and their consequent release into the environment, make it important to understand the behaviour, fate and potential adverse effects that TiO2 NPs may have upon organisms. After being introduced into the aquatic environment, TiO2 NPs will undergo transformation processes, which will affect their properties, including, chemical composition, size, surface charge and coating, and these may also have substantial implications on the fate and toxicity of the NPs. This highlights the importance of physiochemical characterization of the NPs in conjunction with a toxicological assessment. The transformation processes are dependent both on the physicochemical properties of the NPs and on the physicochemical properties of the ambient environment. However, these properties have been seldom studied in complex natural waters. Therefore, the research done for this PhD dissertation aimed to investigate the behaviour of TiO2 NPs in natural waters, and to associate the NPs colloidal stability with various water properties. The toxicity tests of TiO2 NPs were performed on two aquatic organisms each of which represent different trophic levels: Lemna minor (L. minor) and Daphnia magna (D. magna) according to ISO 20079 and OECD test 202, respectively. The specific aim was to assess the possible toxic effects of TiO2 NPs with maintained colloidal stability in an optimized ecotoxicological test medium. Given the potential of TiO2 NPs to carry other pollutants, the mixture toxicity of TiO2 NPs with cadmium (Cd) and lead (Pb) on D. magna were also investigated. TiO2 NPs exhibited different colloidal stability, which depend on the physicochemical properties of the natural waters. Total phosphorus, total nitrogen, alkalinity, pH, electrical conductivity and turbidity were shown by experimental and linear regression analysis to be the main water properties that negatively influence NPs stability among 14 water properties that were, Titaanidioksidi-nanohiukkasten käytön lisääntymisen myötä niitä päätyy ympäristöön entistä enemmän. Tämän vuoksi on tärkeää ymmärtää metallinanohiukkasten käyttäytyminen, ympäristökohtalo ja haitalliset vaikutukset luonnoneliöihin. Vesiympäristöön joutuessaan reaktiiviset titaanidioksidihiukkaset ovat alttiita muutoksille jotka vaikuttavat nanohiukkasten kemialliseen rakenteeseen, kokoon ja pintakemiaan tavalla, joka heijastuu sekä nanopartikkelin ympäristökohtaloon että ekotoksisuuteen. Tämä korostaa nanomateriaalin fysikaaliskemiallisen karakterisoinnin tärkeyttä toksisuuden testauksen yhteydessä. Nanohiukkasten muuttuminen vedessä on riippuvainen sekä hiukkasten että ympäristön fysikaaliskemiallisista ominaisuuksista. Tätä asiaa on tutkittu kuitenkin hyvin vähän ominaisuuksiltaan erilaisissa luonnonvesissä. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena onkin tutkia titaanidioksidinanohiukkasten käyttäytymistä luonnonvesissä ja yhdistää tarkasteluun titaaninanohiukkasten kolloidinen vakaus eri vedenlaatuominaisuuksia suhteen. Nanohiukkasten välitöntä myrkyllisyyttä vesieliöille testattiin kahdella eri trofiatasolla toksisuusstandardeissa mainittuja testilajeja käyttäen: vesikirppu Daphnia magna (OECD 202) ja pikkulimaska Lemna minor (ISO 20079). Nanohiukkasten välitöntä toksisuutta pyrittiin testaamaan erityisesti olosuhteissa missä testiväliainetta muokattiin nanohiukkasten kolloidisuuden optimoimiseksi. Lisäksi seostoksisuuskokeiden avulla selvitettiin voiko titaanidioksidihiukkasiin kiinnittyä myös muita haitallisia metalleja käyttämällä kadmiumia ja lyijyä malliaineina. Tulosten mukaan titaaninanohiukkasten kolloidinen vakaus riippui luonnonvesien fysikaaliskemiallisista ominaisuuksista. Regressioanalyysien perusteella 14:stä mitatusta veden ominaisuudesta erityisesti kokonaisfosfori ja typpi, alkaliniteetti, pH, sähkönjohtavuus ja sameus vaikuttivat kaikkien negatiivisimin titaaninanohiukkasten kolloidiseen tilan säilymiseen. Myös järviveden fysikaaliskemiallisten ominai

The application of human bone marrow derived mesenchymal stromal cells (hBMSCs) for regenerative or immunomodulatory therapies, e.g. treatment of the graft-versus-host disease, requires in vitro expansion of the cells. The hBMSCs undergo subtle changes during expansion which may compromise their functionality. In order to evaluate these changes lipidomics techniques were applied and the fatty acid (FA) and glycerophospholipid (GPL) profiles of hBMSCs were determined. During the cell passaging, arachidonic acid (20:4n-6) -containing species of phosphatidylcholine (PC) and phosphatidyl-ethanolamine (PE) accumulated while the species containing monounsaturated fatty acids (MUFA) or n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs) decreased. The accumulation of 20:4n-6 and deficiency of n-3 PUFAs correlated with the decreased immunosuppressive capacity of the hBMSCs, which suggests that extensive expansion of hBMSCs harmfully modulates membrane GPLs profiles, affects lipid signaling and eventually impairs the functionality of the cells. Experiments, in which hBMSCs were cultured with different PUFA supplements revealed that the cells may limit the proinflammatory 20:4n-6 signaling by elongating this precursor with high biological activity to the less active precursor, 22:4n-6. It was also found that the ability of hBMSCs to produce long chain highly unsaturated fatty acids from C18 PUFA precursors was limited apparently due to the low desaturase activity of the cells. Thus, when the n-3 PUFA precursor, 18:3n-3, had little potency to reduce the GPL 20:4n-6 content, the eicosapentaenoic (20:5n-3) and docosahexaenoic (22:6n-3) acid supplements efficiently displaced the 20:4n-6 acyls, allowing attenuation of inflammatory signaling. These findings call for specifically designed optimal PUFA supplements for the cultures with sufficiently 20:5n-3 and 22:6n-3 but moderately 20:4n-6. Studies on the dynamics of PUFA incorporation into the major GPL classes revealed that the PUFAs in P, Ihmisen luuydinperäisten mesenkymaalisten stroomasolujen (Human Bone Marrow Derived Stem Cells, hBMSC) käyttö regenerointi- ja immunomodulointiterapiamenetelmissä, kuten käänteishyljintäsairauden hoidossa, edellyttää solujen in vitro -viljelyä. Kasvatuksen myötä soluissa tapahtuu pieniä, niiden toiminnallisuutta vaarantavia muutoksia. Jotta muutoksia voitaisiin arvioida, solujen rasvahappo- ja glyserofsosfolipidiprofiilit määritettiin lipidomiikkamenetelmiä soveltaen. Solujen lisäysjakojen myötä arakidonihappoa (20:4n-6) sisältävät fosfatidyylikoliini- (phosphatidylcholine, PC) ja fostaftidyylietanoliaminiinilajit (phosphatidylethanolamine, PE) lisääntyivät, ja monoeeneja sisältävät lajit sekä n-3-ryhmään kuuluvat monityydyttymättömät rasvahapot (polyunsaturated fatty acid, PUFA) vastaavasti laskivat. Havaittu arakidonihapon nousu ja n-3-ryhmän monoeenien lasku korreloivat hBMSC-solujen vähentyneen immunosuppressivisen kyvyn kanssa. Tämä viittaa siihen, että toistuvat lisäysjaot muuttavat solujen glyserofosfolipidiprofiileja haitalliseen suuntaan ja vaikuttavat lipidisignalointiin lopulta heikentäen solujen toiminnallisuutta. Kokeissa, joissa soluja viljeltiin erilaisissa PUFA-täydennetyissä kasvatusliuoksissa, havaittiin, että solut saattavat rajoittaa 20:4n-6­välitteistä proinflammatorista signalointia muokkaamalla tätä prekursoria pidemmäksi ja vähemmän bioaktiiviseksi 22:4n-6-prekursoriksi. Kokeissa havaittiin myös, että solujen kyky tuottaa hyvin pitkiä monityydyttymättömiä rasvahappoja 18-hiilisistä rasvahapoista oli rajoittunutta todennäköisesti alhaisen solujen desaturaasiaktiivisuuden johdosta. Täten havaittiin että 18:3n-3-rasvahappo, joka on n-3-ryhmään kuuluva PUFA-prekursori, ei kyennyt juurikaan vähentämään glyserofosfolipidien arakidonihapposisältöä, kun taas eikosapentaeenihappo (20:5n-3) ja dokosahekaseenihappo (22:6n-3) korvasivat tehokkaasti kalvolipideissä olevan arakidonihapon, mahdollistaen inflammatorisen signaloinnin vaimentumisen. Löydökset

Climate change has become a major threat for biodiversity in recent decades. Waterbirds, in particular, are very responsive to climate change compared to other avian species and have already shown changes in phenology and distribution. Such strong and rapid response of some species to climate change has motivated debate about the effectiveness of the site-safeguard network, as climate change may ultimately push species of conservation concern out of the protected areas. One such network, which aims to protect all European bird species, is the Special Protection Area (SPA), designated under the EU Birds Directive. My thesis overviews the most important environmental factors acting upon Nordic waterbird populations now and in the future. In addition, I studied (i) the spatial changes in wintering abundances of 25 waterbird species in Europe in relation to weather conditions, (ii) the effectiveness of the SPA network delivering climate change adaptation for a protected waterbird species and (iii) the effects of weather conditions and habitat type on the abundance of 17 waterbird species breeding in Finland. Results show differential response of 25 waterbird species (classified into five guilds) to inter-annual variation in weather conditions. The centre of gravity in abundance of dabbling ducks, diving ducks, swans and other waterbird species (non-Anatidae) moved southwestwards in cold winters. On the other hand, only the centre of gravity in abundance of dabbling and diving ducks moved northeastwards in warm, and a priori beneficial, winter weather conditions. In this case, diving ducks responded the fastest. There was no link between the movement of the centre of gravity in abundance of geese with winter weather conditions. These differences in responses to weather conditions are probably related to different food and habitat requirements during winter as well as to life-history traits. Furthermore, while the centre of gravity in abundance of diving ducks showed a st, Ilmastonmuutoksesta on tullut merkittävä uhka luonnon monimuotoisuudelle. Vesilinnuilla on osoitettu ilmaston aiheuttamia muutoksia fenologiassa ja levinneisyydessä, ja ne reagoivat voimakkaammin muuttuvaan ilmastoon kuin monet muut lintulajiryhmät. Nopeat muutokset ovat käynnistäneet keskustelun suojelualueverkoston toimivuudesta ilmaston ja lajien levinneisyysalueiden muuttuessa, sillä ilmastonmuutos voi työntää suojeltavan lajin levinneisyyden suojelualueiden ulkopuolelle. Euroopan Unionin lintudirektiivin perusteella rauhoitetut SPA-alueet (Special Protection Areas) muodostavat merkittävän suojelualueverkoston. Väitöskirjani koostuu neljästä osatyöstä ja näiden yhteenvedosta. Ensimmäinen osatyöni käsittelee tärkeimpiä Pohjoismaiden sorsakantoihin nyt ja tulevaisuudessa vaikuttavia tekijöitä. Loput kolme osatyötäni tarkastelevat (i) vesilintujen talvipopulaatioiden muutoksia Euroopassa 25 vesilintulajilla viime vuosikymmeninä, (ii) EU:n suojelualueverkoston tehokkuutta sopeutua vesilintujen talviaikaisiin levinneisyysmuutoksiin ja (iii) säätekijöiden sekä elinympäristön laadun yhteisvaikutusta 17 vesilintulajin pesimäpopulaatioihin Suomessa. Tulokset osoittavat, että viiteen vesilintukiltaan jaetut 25 vesilintulajia reagoivat eri tavalla talven sääolojen vaihteluun. Puolisukeltaja- ja sukeltajasorsien ja joutsenten talviset runsauden painopisteet siirtyivät kohti lounasta kylminä talvina, mutta keskimääräistä lämpiminä talvina painopiste siirtyi kohti koillista vain puolisukeltaja- ja sukeltajasorsilla. Sukeltajasorsat olivat ainoa ryhmä, jolla talvirunsauden painopiste on siirtynyt kohti koillista viimeisen 25 vuoden aikana. Alueelliset muutokset lajien talvirunsauden muutoksista ja niiden yhteys talven sääoloihin riippunevat lajiryhmien ravinto- ja elinympäristövaatimuksista. Erillinen tarkastelu EU:n lintudirektiivin erityissuojellulla sukeltajasorsalajilla, uivelolla, osoitti, että Pohjois-Euroopassa talvehtivien lintujen osuus koko talvikannasta on kasvanut

The combined effects of climate and land-use change constitute a major threat to global biodiversity. Accurate tools to track changes in biodiversity have been largely called upon in order to address global conservation targets. In response to this, a range of ecological indicators have been developed to measure the state of biodiversity in a changing world. Because of their sensitivity to environmental changes, birds are increasingly used in the construction of multi-species indicators, which represent a powerful tool for decision-makers to assess conservation effectiveness. This work aims to further our understanding of the general state of bird populations in Finland and the underlying ecological processes behind corresponding trends, covering different environments and with a special focus on some of the most threatened ecosystems of northern Europe. Using data on common bird species, the effects of climate change and anthropogenic habitat degradation on bird populations are quantified for different habitat types and seasons of the year. Habitat-specific indicators are also produced to deepen knowledge about large-scale impacts taking place in the environment while allowing an evaluation of the conservation status of bird populations, thus helping target the most critical conservation issues. Although the effects of climate and land-use change on bird populations vary significantly with the habitat type and the life-history traits of the species (e.g. migration strategy), the conservation status of nearly all studied communities is considerably deteriorating in both Finland and its neighbouring Northern European countries. Peatlands and forests are of particular concern, given that intensive management actions are severely impacting the inhabiting bird communities., Ilmastonmuutoksen ja maankäytön tehostumisen yhteisvaikutus uhkaa luonnon monimuotoisuutta maailmanlaajuisesti. Kansainvälisesti sovittujen luonnonsuojelutavoitteiden onnistumisen arvioimista varten tarvitaan luotettavia seurantamenetelmiä. Niinpä monia ekologisia indikaattoreita on kehitetty mittaamaan luonnon monimuotoisuuden tilaa muuttuvassa maailmassa. Linnut reagoivat nopeasti ympäristönmuutoksiin, minkä takia niitä käytetään yleisesti monista lajeista koostuvissa yleisindikaattoreissa, jotka toimivat tehokkaina työkaluina päätöksentekijöille luonnonsuojelun toimivuuden mittaamisessa. Väitöskirjani tarkoituksena oli lisätä ymmärrystä lintukantojemme yleisestä tilasta Suomessa sekä ekologisista prosesseista, jotka selittävät kannanmuutoksia. Mallinsin ilmastonmuutoksen ja lajien elinympäristöjen laadun heikkenemisen vaikutuksia yleisten lintulajien kannanvaihteluihin eri elinympäristöissä ja vuodenaikoina. Laskin myös elinympäristökohtaisia indikaattoreita, joiden avulla voi sekä seurata suuren mittakaavan muutoksia luonnossa että arvioida eri elinympäristöjen lintulajien suojelun tarvetta. Ilmastonmuutoksen ja maankäytön muutosten vaikutukset lintupopulaatioihin vaihtelivat selvästi eri elinympäristöissä ja lajien ominaisuuksien (esim. muuttostrategia) välillä. Silti lähes kaikissa tutkimissani lintulajiyhteisöissä Suomessa ja läheisissä Pohjois-Euroopan maissa lajien uhanalaisuusluokitukset olivat huonontuneet. Erityisesti soiden ja metsien lintujen tilanne on huolestuttava, koska tehometsätalous, soiden ojitus ja turvetuotanto ovat vaikuttaneet negatiivisesti lintuyhteisöihin.

Alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionate (AMPA) receptors are glutamate-gated cation channels and mediators of fast excitatory neurotransmission in the mammalian central nervous system. Trafficking and functional regulation of AMPA receptors GluA1-4 is carried out through numerous intracellular protein interactions and post-translational modifications. The aim of this thesis work was to study the selective interaction between AMPA receptor subunit GluA1 and synapse-associated protein 97 (SAP97), a protein scaffold belonging to the protein family of membrane associated guanylate kinase homologs. The interaction between SAP97 and GluA1 has been implicated in AMPA receptor trafficking, neuronal development and synaptic plasticity, while disturbances in normal levels of both GluA1 and SAP97 have been linked to neuropathologies such as Alzheimer s disease and schizophrenia. In the present study, a combination of biochemical and structural work was employed to gain detailed information on the selective interaction of GluA1 with SAP97 identifying molecular determinants involved in and regulating the interaction. X-ray crystallization screens of the second PDZ domain of SAP97 (SAP97PDZ2) yielded well-diffracting crystals both for the apo and ligand bound form. The solved crystal structure of the SAP97PDZ2-GluA1 peptide complex conformed to a conventional class I PDZ interaction with hydrogen bonds forming between the carboxylate group of the ultimate C-terminal residue of the peptide and main chain nitrogens in the carboxylate binding loop of the PDZ domain, and a hydrogen bond between the antepenultimate residue of the peptide and a conserved histidine in the αB helix lining the peptide binding groove. Beside these typical PDZ interactions, as a novel finding we observed contacts within the PDZ domain reorganizing upon peptide binding leading to a slight opening of the peptide binding groove facilitating better accommodation of the ligand. In vitro binding ana, AMPA receptorer, bestående av underenheterna GluA1-4, är katjonkanaler vars genomsläpplighet styrs av till dem bundet glutamat och de ansvarar för snabb stimulerande signalöverföring i centrala nervsystemets synapser hos däggdjur. Reglering av AMPA receptorers funktion samt deras intracellulära trafik dirigeras av växelverkande proteiner och posttranslationella proteinmodifieringar. Syftet för denna doktorsavhandling var att studera den selektiva interaktionen mellan AMPA receptor GluA1 och SAP97, ett protein tillhörande proteinfamiljen av membran-associerade guanylatkinas homologer. Växelverkan mellan SAP97 och GluA1 påverkar AMPA receptorers intracellulära trafik, den neuronala utvecklingen och synaptisk plasticitet, medan störningar i normala nivåer av GluA1 och SAP97 har länkats till olika sjukdomstillstånd så som Alzheimers sjukdom och schizofreni. I denna studie tillämpades biokemiska metoder i kombination med röntgenkristallografi och NMR för att få detaljerad information om den selektiva interaktionen mellan GluA1 och SAP97 samt identifiera specifikt de molekyler som reglerar växelverkan mellan proteinerna. Med hjälp av röntgenkristallografi löstes kristallstrukturen för den andra PDZ-domänen av SAP97 (SAP97PDZ2) både i sin fria och ligandbundna form. Kristallstrukturen av SAP97PDZ2 tillsammans med GluA1 påvisade en konventionell klass I PDZ-interaktion där GluA1-peptidens yttersta C-terminala aminosyras karboxylatgrupp genom vätebindningar binds till den karboxylatbindande slingan i PDZ-domänen och GluA1-peptidens tredje sista aminosyra binds med ytterligare en vätebindning till en konserverad histidin-aminosyra i αB-helixen som kantar öppningen till den peptidbindande fåran. Förutom de typiska PDZ-interaktionerna upptäcktes det att intramolekylära kontakter inom PDZ-domänen omorganiseras då peptiden binds vilket leder till att den peptid-bindande fåran öppnas en aning för att ge bättre utrymme för peptiden. In vitro- analys av isolerade PDZ-domäner och Glu

Working memory is used to maintain information for cognitive operations, and its deficits are associated with several neuropsychological disorders. Human functional magnetic resonance imaging (fMRI) f isolated key brain areas associated with the maintenance of sensory and duration information. However, the systems-level mechanisms coordinating the collective neuronal activity in these brain areas have remained elusive. It has been suggested that synchronized oscillations could regulate communication in neuronal networks and could hence serve such coordination, but their role in the maintenance of sensory and duration information has remained largely unknown. In this thesis, combined magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) together with minimum norm estimate (MNE) based source modelling was used to study the oscillatory dynamics underlying visual and temporal working memory. In Publication I, we developed a neuro-informatics approach to understand the anatomical and dynamic structures of network synchrony supporting visual working memory (VWM). VWM was associated with a sustained and stable inter-areal phase synchrony among frontoparietal and visual areas in alpha- (10 13 Hz), beta- (18 24 Hz), and gamma- (30 40 Hz) frequency bands. In this study, the subjects' individual behavioural VWM capacity was predicted by synchrony in a network in which the intraparietal sulcus was the most central hub. In Publication II, we characterised the oscillatory amplitude dynamics associated with the VWM maintenance. Increasing VWM load was associated with strengthened oscillation amplitudes in the occipital and occipitotemporal cortical areas, in the alpha (8 14 Hz) beta- (15 30 Hz), gamma- (30-50 Hz), and high-gamma- (50 150 Hz) frequency bands. In Publication III, we addressed the functional significance of local neuronal synchronization, as indexed by the amplitudes of cortical oscillations, in the estimation and maintenance of duration information. The esti, Työmuisti ylläpitää kognitiivisia toimintoja ja sen häiriöt ovat usein yhteydessä neuropsykologisiin sairauksiin. Toiminnallisen magneettikuvauksen (functional magnetic resonance imaging, fMRI) avulla voidaan erotella aivoalueita, jotka osallistuvat aistiedon sekä sen kestoon liittyvän tiedon ylläpitoon. Järjestelmätason mekanismit, jotka koordinoivat kollektiivista hermosolujen aktiivisuutta näillä aivoalueilla ovat kuitenkin huonosti tunnettuja. On ehdotettu, että aivoaktiivisuuden synkroniset oskillaatiot säätelevät ja koordinoivat informaation kulkua hermoverkoissa, mutta oskillaatioiden rooli aistitiedon sekä sen keston ylläpidossa on edelleen suurelta osin tuntematon. Tämä työ selvittää visuaaliseen työmuistiin sekä aikatiedon tallennukseen vaikuttavien oskillaatioden dynamiikkaa yhdistämällä magnetoenkefalografiaa (MEG) ja elektroenkefalografiaa (EEG) sekä lähdemallinnusta (minimum norm estimate, MNE). Artikkelissa I kehitimme neuroinformatiikkaan liittyvää lähestymistapaa, ja selvitimme sen avulla visuaalisen työmuistin hermoverkkojen synkronista aktiivisuutta tukevia anatomisia ja dynaamisia rakenteita. Visuaalisen työmuistin aktiivisuus oli yhteydessä frontoparietaalisten ja visuaalisten aivoalueiden väliseen synkroniaan alfa- (10-13 Hz), beta- (18-24 Hz), ja gamma- (30-40 Hz) taajuuksilla. Tässä tutkimuksessa havaittiin myös, että koehenkilöiden visuaalisen työmuistin kapasiteettia voitiin ennustaa erityisesti intraparietaalisessa uurteessa (intraparietal sulcus) mitattujen oskillaatioiden synkronian avulla. Artikkelissa II tutkimme visuaalisen työmuistin ylläpitoon liittyvien oskillaatioiden amplitudien dynamiikkaa. Ylläpidettävän tiedon määrän kasvaessa oskillaatioiden amplitudit kasvoivat sekä takaraivolohkon (occipital) että takaraivolohkon ja ohimolohkon välisillä (occipitotemporal) aivokuoren alueilla, alfa- (8-14 Hz) beta- (15-30 Hz), gamma- (30-50 Hz), ja korkea-gamma (50-150 Hz) taajuuksilla. Artikkelissa III, tutkimme aivoalueiden paikkalisten o

Alcohol dependence and alcoholism are modulated by environmental factors and genetic predisposition. Rat models have been invaluable in the investigation of several aspects of alcoholism in humans. The rodents exhibit a wide range of genetically determined alcohol-drinking preferences. Selective rat breeding programs with different alcohol preference has produced stable lines of rats that reliably exhibit high and low voluntary alcohol consumption (termed here AA and ANA, respectively). Alcohol consumption is also strongly dependent on environmental conditions. Stressful events evoke an extensive multisystem and integrative physiological response, where a major component is the activation of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis. Testosterone has been implicated as mediator of the rewarding effect of alcohol, and the testosterone level is predictive of future alcohol consumption. The objective of the present thesis is to examine in greater detail the relations between alcohol, testosterone and neuroendocrine stress responses, and alcohol drinking. In the first study (I), the interrelations between endogenous and alcohol-mediated effects on testosterone and corticosterone levels and voluntary alcohol consumption were studied in a crossbred F2 generation of the original AA and ANA rat lines. The second study (II) was a reinvestigation of the effect of subchronic nandrolone decanoate treatment, which in an earlier study had been shown to increase alcohol consumption, and the relation of the effect on the HPA and hypothalamic-pituitary-gonadal (HPG) axes. The third study (III) examined the possible role of benzyl alcohol, present as a preservative in the nandrolone product used in the earlier study, as a confounding factor that could explain differences between the results of the earlier study and the present one. In the fourth study (IV) the interrelations between the effect of corticosterone on alcohol-mediated testosterone changes and alcohol consumption in A, Ympäristö ja geneettiset tekijät vaikuttavat alkoholiriippuvuuden ja alkoholismin kehittymiseen. Eläinmallit ovat tärkeitä välineitä ihmisen alkoholismiin liittyvien tekijöiden tutkimuksessa. Jyrsijöillä on perinnöllisiä ominaisuuksia, jotka yhdessä säätelevät mieltymystä alkoholin kulutukseen. Alkoholin kulutukseltaan toisistaan eroavia rottakantoja on jalostettu valikoimalla paljon ja vähän juovia yksilöitä erilleen sukupolvesta toiseen. Näin on saatu kehitettyä alkoholimieltymykseltään vakaat linjat fysiologista tutkimusta varten (tässä tutkimuksessa AA ja ANA rottakannat). Perintötekijöiden ohella alkoholin kulutus on myös vahvasti riippuvainen ympäristötekijöistä. Stressaavat tapahtumat käynnistävät moniulotteisen fysiologisen vastejärjestelmän kehossa. Hypotalamus-aivolisäke-lisämunuaiskuoriakselin (HPA) aktivoituminen vastaa pääasiallisesti elimistön stressivasteen muodostumisesta. Tutkimukset ovat osoittaneet yhteyden testosteronin ja alkoholin kulutuksen välillä sekä testosteronin että palkitsemiseen liittyvien hermostollisten vasteiden välillä. Testosteronitaso voi olla myös ihmisen tulevaa alkoholin käyttöä ennakoiva tekijä. Tämän tutkimuksen kohteena oli tarkemmin selvittää alkoholin, testosteronin ja elimistön fysiologisen stressivasteen välisiä suhteita. Ensimmäisessä tutkimuksessa (I) selvitettiin sisäsyntyisen testosteroni- ja kortikosteronitason, alkoholiannoksen sekä vapaaehtoisen alkoholin kulutuksen aiheuttamien muutosten keskinäisiä yhteyksiä. Tutkimuksessa käytettiin alkoholin kulutukseltaan erilaisiksi jalostettujen rottakantojen F2-sukupolven yksilöitä. Toinen tutkimus (II) tehtiin aikaisempien löydösten perusteella, joissa oli havaittu nandrolon dekanoaatti-käsittelyn lisäävän alkoholin kulutusta. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten tämä vaikutus on yhteydessä HPA- ja HPG-akseleihin. Kolmannessa kokeessa (III) selvitettiin, oliko alkoholin kulutusta lisännyt aikaisemmassa tutkimuksessa säilöntäaineena käytetty bentsyylialkoholi, mik

Progressive development of pathology in neuroanatomically connected brain regions is a common feature of many neurodegenerative diseases. The spread of disease pathology is suggested to be dependent on the transmissibility of disease-associated proteins, particularly soluble aggregates of misfolded proteins. Emerging evidence suggests that many disease-associated proteins such as α-synuclein (aSyn) and tau, in certain misfolded and aggregated states convert from physiologically normal proteins into forms that lead to progression of disease pathology in a template-dependent manner, which is also known as seeding . The propagation and the proteinopathy have been suggested to occur via cell-to-cell transmission. The exact mechanisms involved in the seeding and spreading process are incompletely understood. In this thesis work, three critical steps of the seeding pathway (a process involves multiple steps), the intracellular aggregation, cellular release and uptake of aSyn and tau, were carefully studied primarily via a newly developed platform based on protein-fragment complementation assay. The main findings of this thesis are: a)Prolyl oligopeptidase (PREP) is a serine peptidase that was previously known to accelerate the process of aSyn aggregation and suppress autophagy clearance in cells and transgenic aSyn mice. The results of this thesis show that PREP directly interacts with aSyn in neuro2A cells and cell-free environment, and enhances aSyn dimerization, which is an early event in aSyn aggregation pathway. In addition, the PREP-mediated aSyn dimerization can be antagonized by KYP-2047, a small-molecule PREP inhibitor. b) Late-onset Alzheimer s disease (LOAD) susceptibility genes affect the individual risk of developing Alzheimer s disease, which is one of the common tauopathies. In this work, the functional connection between selected LOAD susceptibility genes and cell-to-cell transmission of tau was studied in vitro. We observed that RNAi knockdown of CD2AP an, Asteittainen patologian kehittyminen neuroanatomisesti kytketyillä aivoalueilla on yleinen piirre monissa hermostoa rappeuttavissa sairauksissa. Patologian leviämisen uskotaan olevan riippuvainen tautiin liittyvien proteiinien, erityisesti väärin laskostuneiden proteiinien liukoisten aggregaattien, leviämisestä. Kasvava todistusaineisto osoittaa, että monet sairauteen liittyvät proteiinit, kuten α-synukleiini (Asyn) ja tau muuttuvat tietyissä väärin laskostuneissa ja aggregoituneissa muodoissa fysiologisesti normaaleista proteiinista muotoihin, jotka johtavat taudin patologian etenemiseen templaatista riippuvaisella tavalla, jota kutsutaan kylvöksi. Etenemisen ja proteinopatian on ehdotettu tapahtuvan solu-solu -transmissiolla. Kylvöön ja leviämiseen liittyvät tarkat mekanismit tunnetaan vielä puutteellisesti. Tässä tutkielmassa kolmea kriittistä vaihetta kylvöreitissä (prosessiin liittyy useita vaiheita), solunsisäistä aggregoitumista sekä aSyn ja taun vapauttamista ja sisäänottoa soluissa, tutkittiin huolelliseti pääasiassa äskettäin kehitetyllä proteiini-fragmentti -komplementaatioanalyysiin pohjautuvalla alustalla.

SUMMARY Sugars, amino acids and lipids provide the energy and building blocks for growth and maintenance in all animals. However, animal species display great variation in their dietary preferences. The optimal diet of even closely related species can vary tremendously. Also human populations and individuals vary in their dietary behavior and physiological responses to dietary interventions. Moreover, the high amounts of refined sugars in the modern human diet are suggested to contribute to the development of metabolic diseases such as metabolic syndrome and type 2 diabetes. Multicellular animals sense and control their energy homeostasis continuously by integrating nutritional, hormonal and neuronal inputs from their internal and external environment. For example, the counteracting hormones Insulin and Glucagon maintain the levels of circulating glucose constant during fluctuating nutritional conditions. At the cellular level, macronutrients are sensed by distinct mechanisms. The nutrient sensors and their downstream signaling pathways are activated in response to specific nutrients, and they ensure the metabolic homeostasis. Sugars are sensed by highly conserved transcription factor paralogs ChREBP (Carbohydrate-responsive element-binding protein) and MondoA, which share the same heterodimerization partner Mlx. ChREBP/MondoA-Mlx heterodimers regulate the majority of sugar-induced transcription in mammals, including genes of the glycolytic and lipogenic pathways. Dysregulation of ChREBP has been associated with the development of type 2 diabetes, and polymorphisms of ChREBP with circulating triglyceride levels and increased risk of coronary artery disease. The Drosophila genome encodes single orthologues for ChREBP/MondoA and Mlx called Mondo and Mlx, respectively. The function of the mammalian ChREBP/MondoA-Mlx has been largely studied in vitro. The aim of this thesis was to characterize the in vivo function of Drosophila Mondo-Mlx and to identify its target genes, YHTEENVETO Ravinnosta saatavat sokerit, aminohapot ja rasvat tarjoavat kaikille eliöille paitsi energiaa, myös tarvittavat rakennuspalikat kudosten kasvuun ja ylläpitoon. Eliöt poikkeavat huomattavasti toisistaan niille sopivan ravinnon suhteen ja aivan lähisukuisetkin lajit saattavat suosia hyvin erilaista ravintoa. Myös ihmiset ja ihmispopulaatiot poikkeavat ravintokäyttäytymisessä toisistaan. Nykyisen länsimaisen ravinnon, joka pitää sisällään huomattavan määrän puhdistettuja sokereita, on ehdotettu olevan tyypin 2 diabeteksen sekä metabolisen syndrooman yleistymisen taustalla. Eläimet aistivat ja kontrolloivat aineenvaihdunnan tasapainoa yhdistämällä hormonaalisia, hermostollisia sekä ravintoperäisiä signaaleja kehosta ja ympäristöstä. Esimerkiksi haiman erittämät vastavaikutteiset hormonit, insuliini ja glukagoni, säätelevät systeemisellä tasolla veren glukoosipitoisuutta. Solutasolla ravinnon aistinnasta vastaavat niin sanotut ravintosensorit , jotka tunnistavat tiettyjä ravintoaineita ja aktivoivat signalointireittejä, jotka puolestaan säätelevät koko kehon aineenvaihdunnan tasapainoa eli homeostaasia. Solutasolla ravinnon sokereiden aistinnasta vastaavat konservoituneet ChREBP ja MondoA transkriptiotekijät, jotka yhdessä saman sitoutumiskumppaninsa, Mlx:n kanssa säätelevät valtaosaa sokeri-indusoituvasta geenien ilmentymisestä nisäkkäillä. ChREBP/MondoA-Mlx kohdegeeneihin lukeutuu muun muassa useita glykolyysin ja rasvasynteesin entsyymejä. ChREBP:n toiminnan häiriöt on yhdistetty ihmisillä tyypin 2 diabeteksen syntyyn. Lisäksi ChREBP varianttien (SNP) on havaittu olevan yhteydessä sepelvaltimotaudin syntyyn, sekä plasman triglyseridien määrään. Toisin kuin nisäkkäillä, banaanikärpäsellä (Drosophila) on vain yksi ChREBP/MondoA paralogi, Mondo. ChREBP/MondoA-Mlx:n toimintaa on tutkittu nisäkkäillä lähinnä soluviljelyolosuhteissa ja tämän väitöskirjan tavoitteena oli karakterisoida banaanikärpäsen Mondo-Mlx transkriptiotekijöiden toiminta in vivo. Lisäksi selv

Tärkeimmät hengitystieinfektioita aiheuttavat bakteerit Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae ja Moraxella catarrhalis ovat olleet Suomessa kohtalaisen herkkiä eri mikrobilääkkeille. Eri tutkimuksissa ja kansallisessa seurannassa on havaittu antibioottiresistenssissä sekä kasvavia että laskevia trendejä lääkkeestä ja bakteerilajista riippuen. Mikrobilääkkeiden käytöllä on osoitettu olevan yhteys resistenssin kehittymiseen. Suomessa tauteja aiheuttavien bakteereiden antibioottiresistenssin seuranta toteutetaan valtakunnallisesti keräämällä kliinisen mikrobiologian laboratorioiden herkkyysmääritysten tulokset kansalliseen FINRES raporttiin. Tämän raportin tiedot toimitetaan vuosittain Eurooppalaiseen EARSNet tietokantaan sekä vuodesta 2016 alkaen myös WHO:n maailmanlaajuiseen mikrobilääkeresistenssin seurantaverkostoon. Herkkyysmääritysmenetelmien standardointi ja laatu laboratorioissa ovat avaintekijöitä tämän aineiston luotettavuuden ja yhtenäisyyden kannalta. Tämä väitöskirja koostuu neljästä osatyöstä, joissa on kehitetty ja arvioitu hengitystieinfektioita aiheuttavien bakteereiden herkkyysmääritysmenetelmiä, selvitetty suomalaisten kliinisen mikrobiologian laboratorioiden herkkyysmääritysmenetelmien laatua sekä tutkittu lääkekäytön (sulfa-trimetopriimi) vaikutusta resistenssiin hengitystiepatogeeneissä. Tulosten perusteella H. influenzae bakteerin herkkyysmääritysmenetelmä otettiin käyttöön suomalaiseen FiRe herkkyysmääritysstandardiin. Menetelmän kehittämisen painopisteenä oli vaikeasti määritettävä kromosomaalisen ampisilliiniresistenssin toteaminen. Kahden indikaattoribakteerilajin (S. pneumoniae ATCC49619 ja H. influenzae ATCC49247) tulosten perusteella suomalaisten laboratorioiden herkkyysmääritysten toistettavuus ja oikeellisuus ovat hyvällä tasolla edellyttäen, että sovelletaan standardoituja menetelmiä. Automaattinen herkkyysmääritysmenetelmä (Vitek2®, AST GP-74, bioMerieux) antaa luotettavia tuloksia S. pneumoniaen herkkyysmäärityksissä, tulok

Breast cancer is the most common malignancy in women. Familial history and inherited genetic mutations are the most important risk factors for the development of this type of neoplasia. However, according to current estimations, known highly penetrant germline mutations (e.g. in BRCA1 and BRCA2 genes) explain the origin of less than 30% of familial breast cancer cases 2 5. It urges for identification of the novel genetic determinants of breast carcinogenesis. In the presented work, we performed a whole exome sequencing-based search for new breast cancer-predisposing genetic mutations. We identified a germline inactivating mutation c.183delG [p. Arg61fs] in an orphan G protein-coupled receptor-encoding gene GPRC5A as a novel genetic determinant of breast cancer, which is highly prevalent in BRCA1-associated familial tumors. Following this finding, we revealed that GPRC5A modulates BRCA1 expression and function in homologous recombination-mediated DNA repair, suggesting that GPRC5A may act as a genetic modifier of BRCA1-mediated breast cancer progression. GPRC5A has been implicated in the epithelial carcinogenesis, but so far its function remains controversial. Exploring the effect of GPRC5A deficiency or excessive expression on different aspects of cancer progression, we discovered that GPRC5A plays a role in cancer cell-matrix interactions, and found that it functions as a positive modulator of integrin β1-mediated adhesion. The data suggest that GPRC5A may play a role in progression of particular types of epithelial tumors. We found that GPRC5A associated with two more matrix interaction regulators, Ephrin receptor A2 (EphA2) and hyaluronic acid receptor RHAMM; the effect of GPRC5A on RHAMM expression was BRCA1-dependent. Finally, we revealed that GPRC5A expression in mammary glands is estrogen-dependent and correlates with proliferative capacity of estrogen receptor-positive (ER+) mammary tumors, proposing GPRC5A as a biomarker of ER+ tumors progression. We propos, Naisten yleisin syöpä on rintasyöpä 1. Tärkeimpiä rintasyövän riskitekijöitä ovat suvun syöpähistoria ja perinnölliset geneettiset mutaatiot. Nykyisten arvioiden mukaan yleisimmät perinnölliset mutaatiot (esim. BRCA1- ja BRCA2-geeneissä) selittävät kuitenkin vain n. 30 % perinnöllisistä rintasyöpätapauksista 2-5. Uusien rintasyövälle altistavien geneettisten tekijöiden löytäminen on näin ollen tärkeää. Tässä työssä käytimme eksomisekvensointia löytääksemme uusia rintasyövälle altistavia geneettisiä mutaatioita. Löysimme inaktivoivan mutaation c.183delG [p. Arg61fs] geenistä, joka koodaa G-proteiinikytköksistä reseptoriproteiinia GPRC5A. Tämä uusi rintasyövän geneettinen determinantti on erityisen yleinen BRCA1-mutatoituneissa perinnöllisissä syövissä. Me saimme selville, että GPRC5A säätelee BRCA1:n ilmentymistä ja toimintaa homologiseen rekombinaatioon perustuvassa DNA-korjauksessa. GPRC5A:n toimintaa on aiemmin tutkittu epiteelisolujen karsinogeneesissä, mutta sen rooli on vielä kiistanalainen. Yli- ja ali-ekspressoimalla GPRC5A:a saimme selville että GPRC5A:lla on rooli syöpäsolujen ja solujenvälisen matriksin vuorovaikutuksissa, joissa se lisää integriini β1-välitteistä soluadheesiota. Tulostemme mukaan GPRC5A saattaa myös olla erityisen tärkeä tietynlaisten epiteelisyöpien kehityksessä. GPRC5A voidaan yhdistää integriini β1:n lisäksi kahteen muuhun matriksi-interaktion säätelijään, efriini-reseptori 2A:han ja hyaluronihapporeseptori RHAMM:iin. Totesimme GPRC5A:n säätelevän RHAMM:in ilmentymistä BRCA1-riippuvaisesti. Tuloksemme paljastivat myös, että GPRC5A-ekspressio rintarauhasissa on riippuvaista estrogeenista ja korreloi estrogeeni-reseptori-positiivisten (ER+) rintakasvaimien solunjakaantumispotentiaalin kanssa, minkä vuoksi GPCR5A on mahdollinen biomarkkeri ER+ kasvaimien kehityksessä. Me ehdotamme, että GPRC5A, jonka rooli riippuu geneettisestä ympäristöstä (mutaatio BRCA1:ssä) ja kasvaimen hormonistatuksesta, on tärkeä tekijä rintakudoksen karsinogeneesi

Parasitoid host interactions are intimately associated with food web dynamics as well as with evolutionary change. The parasitoid s possibility to expand its host range or switch to different hosts is affected by parasitic strategy. Strong specialization to a narrow host repertoire can arise e.g. if the larva spends considerable time in close contact with an active, developing host (koinobiosis). In contrast, an ectoparasitic larva, growing rapidly on a sessile host, does not have to be equally tightly adapted to host physiology. This may permit a wider host range. However, there are other restricting factors, such as egg production capacity. Extant parasitoids show a staggering species diversity, most notably among the Hymenoptera. Theories concerning speciation in association with host range have been developed, but draw from knowledge of merely a small part of this diversity. This study adds information by showing a number of radical host shifts in the evolutionary history of the ichneumonid wasp genus Gelis. Species of this genus exploit either insect prepupae or spider eggs. These are similar in being rather defenceless, aside from a protective silk covering. Nonetheless, differences are large enough to restrict Gelis species to each utilise only one of the two groups. In order to trace ancient host group shifts, host data was mapped onto a phylogeny constructed through bayesian analysis of sequence data. Sequences from the COI (mitochondrial) and ITS2 (nuclear, noncoding) regions were used. The results suggested at least four host group shifts within the genus. In addition, wing reduction was found to have occurred in two different lineages. Through COI barcode sequence clustering supported by morphological traits, a previously undescribed species from the G. bicolor-species complex was detected. The phylogenetic analyses also indicated the existence of further cryptic species, and the genus Thaumatogelis Schwarz was found to be nested within Gelis., Parasitoiders interaktioner med sina värdar är intimt förbundna med såväl näringsvävars dynamik som långsiktiga evolutionära förändringar. Parasiteringsstrategin påverkar parasitoidens möjlighet att utöka sin värdbredd eller byta värddjur. En starkt specialiserad anpassning till ett smalt urval av värdarter kan uppstå genom att larven befinner sig inuti värden under en längre tid. En snabb, ektoparasitisk larvtillväxt ger ofta ett mer flexibelt värdval, som dock begränsas av andra faktorer, exempelvis honans äggproduktion. Den enorma artrikedomen av parasitoider är fördelad på flera insektordningar, allra mest märkbart hos steklarna (Hymenoptera). Teoribildningen kring värdinteraktioner grundar sig på studier av en blott liten andel av denna mångfald. I denna undersökning klarlades hur många radikala byten av värddjursgrupper som har skett i släktet Gelis (Ichneumonidae: Cryptinae) evolutionshistoria. Släktets värdspektrum inbegriper två påtagligt olika värdgrupper: insektprepuppor och spindelägg. Likheterna består i att de är inneslutna i skyddande kokonger och relativt försvarslösa. Men skillnaderna i värdegenskaper är tillräckligt stora för att representanterna för varje Gelis-art ska begränsa sig till parasitera bara den ena av grupperna. För ändamålet konstruerades, med bayesiansk analysmetod, en partiell molekylär fylogeni baserad på två genregioner, en mitokondriell (COI) och en nukleär (ITS2). Övergångar från nyttjande av insektprepuppor till spindelägg kunde härledas ur placeringen av olika värdpreferenser i släktträdet. Sådana övergångar befanns ha inträ at fyra gånger inom de delar av släktet Gelis som omfattas av rekonstruktionen, och dessa har skett i olika skeden av gruppens evolutionshistoria. Därtill granskades förekomsten av arter med reducerade vingar, en egenskap som finns hos både insekts- och spindelparasiterande arter och enligt den aktuella fylogenin har evolverat i min

Development of the organ and its regeneration in adulthood are highly related events and are often guided by similar molecular cues. The hair follicle undergoes repetitive cycles of growth and represents an ideal model for studying both development and regeneration. Hair follicle is an ectodermally-derived organ formed trough interaction of embryonic epithelium and mesenchyme. Once morphogenesis is accomplished, hair follicle undergoes subsequent cycles of growth, regression and rest. Hair regeneration is ensured by the population of hair follicle stem cells which are set aside early during embryonic development. The most quiescent stem cells reside in the bulge, while the stem cells fated for the new growth are in the hair germ. Transcription factors control gene expression and regulate the variety of cell fate choices. Transcription factor Foxi3 is a causative gene for hairless phenotype in several dog breeds, but little else is known about its function in the hair follicle. In this thesis work, I have studied the role of Foxi3 in hair follicle development and postnatal regeneration. To address this question, several Foxi3-deficient mouse lines were used, as well as gene expression analysis, tissue culture techniques and molecular biology methods. Foxi3 is expressed in the developing hair follicle and in the hair germ, exclusively in the activated stem cells. Foxi3 is essential for specification of the hair follicle stem cells and for their activation at the beginning of the hair growth. Foxi3-deficient mice have delayed hair follicle downgrowth during embryogenesis. In the absence of Foxi3, postnatal natural hair regeneration and hair regrowth after depilation are both impaired due to poor activation of stem cells and decrease in their number. Genome-wide profiling, quantitative PCR and immunostaining showed downregulation of several stem cell associated genes upon Foxi3 loss. Thus, Foxi3 is a novel regulator of hair follicle stem cell specification, maintenance, Elimen sikiökautinen kehitys ja sen uudistuminen aikuisiässä muistuttavat toisiaan ja usein niitä ohjaavat samankaltaiset molekulaariset mekanismit. Karvatuppi läpikäy toistuvia kasvujaksoja ja se on ihanteellinen malli kehityksen ja uudistumisen tutkimiseen. Karvatuppi on ektodermaalinen elin joka muodostuu sikiön epiteelistä epiteelin ja mesenkyymin vuorovaikutuksesta. Morfogeneesin päätyttyä karvatuppi läpikäy useita peräkkäisiä kasvu-, regressio- ja lepovaiheita. Hiusten uusiutumisen varmistavat karvatupen kantasolut, jotka ovat peräisin varhaisesta alkiosta. Eniten levossa olevia kantasoluja on pullistumassa, kun taas kantasoluja onninen uudelle kasvulle ovat hiukset alkio. Transkriptiotekijät kontrolloivat geenien ilmentymistä ja säätelevät solun kohtaloa. Transkriptiotekijä Foxi3 aiheuttaa karvatonta fenotyyppiä useissa koiraroduissa, mutta juuri muuta ei tiedetä sen tehtävästä karvatupessa. Tässä työssäni olen tutkinut Foxi3:n roolia karvatupen kehityksessä ja syntymän jälkeisessä uudistamisessa. Käsitelläksemme tätä kysymystä, useita Foxi3 puutoksisia hiirilinjoja käytettiin, samoin kuten geenin ilmentymisen analyysi, kudosviljelymenetelmiä ja molekyylibiologian menetelmiä. Foxi3 ilmennetään alkion kehittyvässä ja aikuisen karvatupessa yksinomaan aktivoiduissa kantasoluissa. Foxi3 on välttämätön karvatupen kantasolujen erilaistumisessa ja niiden aktivoinnissa karvan kasvun alkaessa. Foxi3-puutoshiirten karvatupen kasvu on viivästynyt embryogeneesi aikana. Foxi3 puuttuessa syntymän jälkeinen karvojen uudistaminen ja karvankasvu Karvanpoiston jälkeen ovat molemmat heikentyneet kantasolujen heikon aktivoinnin ja vähenemisen vuoksi. Genominlaajuisten profilointi, kvantitatiivinen PCR ja immunovärjäys osoittivat Foxi3 puutoksen johtavan useiden kantasolujen liittyvät geenien deaktivointiin. Siten Foxi3 on uusi karvatupen kantasolujen erilaistumisen, ylläpidon ja aktivoinnin säätelijä.

Soil contamination is a result of human activities that allow hazardous substances to accumulate in soil and thereby to increase the risk to the environment or to human health. There is an estimate of over 2.5 million contaminated sites in Europe and nearly 24 000 of these are in Finland. The most common soil contaminants are oil hydrocarbons and metals. The main anthropogenic activities that contribute to soil contamination include fuel distribution and storage, industrial activity, waste treatment, shooting ranges as well as sawmill and impregnation areas. Soil restoration has mainly been done by excavating and treating or placing the contaminated soil elsewhere (ex situ -treatment). An alternative method is to treat the soil in the contaminated area, i.e. in situ, without excavation, which reduce both environmental effects and remediation costs. Various in situ remediation methods were evaluated in this PhD project by using laboratory-, pilot- and field scale experiments and comparing their usefulness and effectiveness in treating soils contaminated with fuels (diesel, gasoline) or wood preservatives (creosote, chlorophenols). The indigenous microbes in soil are capable of degrading organic contaminants. Degradation can be enhanced by increasing the soil nutrient- and oxygen concentration (biostimulation), and this was found to be applicable as an initial remediation method to decrease easily degradable, organic contaminants from the soil. Biostimulation of fresh oil-contaminated soil also reduced oil leakage through the soil, which indicated that it can help prevent contaminant migration into the groundwater. Chemical oxidation with hydrogen peroxide was not effective for fresh, oil-contaminated soil but it increased the oil migration through the soil. The method also requires large amounts of reagents and an effective infiltration system. Surface-active compound (methyl-β-cyclodextrin) was found to be useful in the solubilisation, and it enhanced biodegradation, Maaperä pilaantuu kun ihmisen toiminnan seurauksena maaperään päätyy haitallisia aineita, jotka aiheuttavat vaaraa ympäristölle tai ihmisen terveydelle. Pilaantuneiksi luokiteltuja alueita on Euroopassa arvioitu olevan yli 2.5 miljoonaa ja Suomessa lähes 24 000. Yleisimmät pilaantumista aiheuttavat haitta-aineet ovat öljyhiilivedyt ja metallit ja merkittävimpiä pilaantumista aiheuttavia toimintoja polttoaineen jakelu ja varastointi, teollinen toiminta, jätteen käsittely, ampumaradat sekä sahat ja kyllästämöt. Pilaantuneen maaperän kunnostamista on tehty pääosin kaivamalla maamassat ja käsittelemällä tai sijoittamalla ne muualle (ex situ kunnostus). Vaihtoehtoisesti maaperä voidaan kunnostaa in situ, paikan päällä ilman kaivamista, mikä vähentää sekä ympäristövaikutuksia että kunnostuskustannuksia. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin laboratorio-, pilot- ja kenttämittakaavan kokeilla erilaisia in situ soveltuvia kunnostusmenetelmiä ja arvioitiin niiden toimivuutta ja tehokkuutta polttoaineilla (diesel, bensiini) tai puunsuoja-aineilla (kreosootti, kloorifenolit) pilaantuneiden maiden puhdistamisessa. Luonnon omat mikrobit pystyvät hajottamaan maaperässä olevia orgaanisia saasteyhdisteitä. Hajotusta voidaan tehostaa parantamalla maan ravinne- ja happipitoisuutta (biostimulaatio) ja tämä osoittautui olevan kannattavin keino aloittaa puhdistus helposti hajoavien yhdisteiden kohdalla. Mikrobihajotuksen tehostaminen vähensi myös öljyn kulkeutumista maan läpi, pienentäen näin pohjavesien pilaantumisriskiä. Saasteyhdisteiden hajottaminen kemiallisesti, hapettavan aineen (vetyperoksidi) avulla ei toiminut öljyllä saastutetussa maassa vaan lisäsi öljyn kulkeutumista maan läpi. Menetelmä vaatii suuria reagenssiannoksia ja tehokasta reagenssin syöttötapaa. Pinta-aktiivinen aine (metyyli-β-syklodekstriini) oli hyödyllinen maahan tiukasti sitoutuneiden saaste-yhdisteiden (kreosootin sisältämät yhdisteet) irrottamiseksi maasta ja paransi niiden saatavuutta mikrobien hajotettavaksi.

Embryonic development has amazed scientists for centuries. Many reasons have been suggested for the perceivable increase in complexity in development, during which a single cell transforms itself into a larva or an adult. At the level of gene expression, it its assumed that genes change from being expressed in large spatial domains of the embryo in early development to spatially restricted domains (e.g., tissues, cells) in late development. For many developmental genes, the spatio-temporal expression dynamics have been thoroughly described. It is not clear however, if the global dynamics are similar, or if there are differences between types of genes or between species. Adaptive reasons have been also said to be the cause for the increase in complexity. Adaptations could be estimated with molecular evolution methods based on the analysis of genes expressed in different developmental stages or regions in the embryo. These methods estimate adaptive changes at the DNA sequence level assuming that a positive selected site would show less variance than other sites evolving neutrally. Different developmental stages might show distinct levels of positive or stabilizing selection, that could be related to inter-specific divergence patterns proposed by the von Baer's laws or the Hourglass model. The former states that the development of two species of a phylogenetic group would be very similar in early stages and increasingly divergent insubsequent stages. In contrast, the latter states that development is less divergent (more conserved) at mid development. In here, I analysed gene expression information to estimate both complexity and adaptation in the embryo using a statistical approach. To measure complexity, I developed quantitative measures of spatial complexity and used them in publicly available gene expression data (thousands of in situ hybridization experiments) in Drosophila melanogaster and Ciona intestinalis from the BDGP/FlyExpress and ANISEED databases respecti, Alkionkehitys on kiinnostanut tieteentekijöitä vuosisatojen ajan. Kompleksisuuden lisääntymistä kehityksen aikana - kuinka hedelmöitynyt munasolu asteittain muuttuu toukkavaiheeksi ja aikuiseksi - on selitetty usein eri tavoin. Geenien ilmenemisalueiden oletetaan olevan varhaisessa vaiheessa laajoja, muuttuen kehityksen aikana paikallisemmiksi (rajoittuen tiettyihin kudos- ja solutyyppeihin). Monien kehitykselle tärkeiden geenien osalta ilmenemisen ajallinen ja paikallinen dynamiikka on kuvattu yksityiskohtaisesti. Sitä, onko globaaleissa ilmenemistavoissa yhtäläisyyksiä tai eroja lajien tai geenien välillä, ei kuitenkaan tiedetä. Sopeutumista eli adaptaatiota pidetään yhtenä selityksenä kompleksisuuden lisääntymiselle. Sopeumia voidaan tutkia molekulaarisella tasolla esimerkiksi vertailemalla niitä geenejä, jotka ilmenevät kehityksen eri aikoina ja alkion eri alueilla. Tällöin sopeumia tutkitaan DNA-sekvenssin tasolla; positiivisen valinnan alaiset osat genomista vaihtelevat sekvenssiltään vähemmän kuin ne alueet joihin valintaa ei kohdistu. Eri kehitysvaiheet voivat antaa samankaltaista tietoa; kehitysvaiheiden samankaltaisuus lajien välillä voi olla merkki tasapainottavasta tai positiivisesta valinnasta, kuten Von Baerin lait tai kehityksen tiimalasimalli ehdottavat. Von Baerin lakien mukaan saman fylogeneettisen ryhmän lajit eroavat kehityksen aikana asteittain lajityypillisten piirteiden syntyessä yhteisiä piirteitä myöhemmin. Kehityksen tiimalasimallin mukaan taas yksilönkehityksen keskivaiheet ovat konservoituneita eri lajien välillä. Tässä työssä olen lähestynyt kysymyksiä kompleksisuudesta ja sopeumista analysoiden geenien ilmenemistä eri lajien välillä tilastollisin menetelmin. Olen kehittänyt kvantitatiivisen menetelmän geenien ilmenemisen kompleksisuuden mittaamiseen ja menetelmää käyttäen analysoinut kahden lajin, banaanikärpänen Drosophila melanogasterin sekä vaippaeläin Ciona Intestinalisin, kehitystä. Analyysiin käytin kahta julkista tietokantaa, BDG

The human ether á-go-go related gene (hERG1 or KCNH2) encodes the pore forming subunit of the cardiac delayed rectifier potassium (IKr) channel. Its unique kinetics result in a resurgent current crucial for the repolarisation of the cardiac action potential and a capability to suppress premature excitation. hERG1 is widely expressed with roles e.g. in neuronal firing, intestinal and uterine contractility, and insulin secretion. Furthermore overexpression and ectopic expression of hERG1 occurs in cancer where it is involved in proliferation, migration, chemotherapy resistance etc. The long QT syndrome (LQTS) often presents as sudden cardiac death in children and young adults. LQTS is characterised by electrocardiogram abnormalities with arrhythmia that can lead to palpitations, syncope, seizure, cardiac arrest and death. Underlying the congenital form of LQTS are mutations in ion channel proteins (including hERG1, the loss-of-function of which gives rise to LQT2) and their interacting proteins. Carriers of a particular mutation may be symptomatic (to varying extents) or asymptomatic, with the deleterious effects only emerging due to the presence of other factors. This is analogous to drug-induced LQTS where arrhythmia may occur in 1 of 120,000 users of certain non-cardiac drugs. Virtually all drug-induced LQTS is caused by inhibition of hERG1. Consequently in the field of safety pharmacology the hERG1 channel has for the last 20 years and continues to have a huge impact as the primary in vitro predictor of the proarrhythmic risk for a drug. Various aspects of the hERG1 channel are investigated in the studies presented in this thesis. The effect of prucalopride, a gastrointestinal prokinetic drug, on hERG1 was examined. Prucalopride exhibited rapid state and concentration dependent inhibition of hERG1 however, at therapeutic concentrations block is insignificant (hERG safety margin of ≥300). This in vitro prediction has translated to the clinical studies of this drug, HERG (human ether-a-go-go related gene, hERG1 tai KCNH2) geenin ilmentämä proteiini tuottaa kaliumkanavan, joka vastaa sydänsolujen sähköfysiologisissa mittauksissa kuvattua IKr virtaa. HERG kaliumkanava aukeaa sydämen aktiopotentiaalin repolarisaatiovaiheessa ja estää näin ennenaikaisen aktiopotentiaalin laukeamisen. hERG1 proteiinia ilmentyy sydämen lisäksi useissa muissa kudoksissa mm. hermosoluissa, suolessa, kohdussa ja haiman insuliinia tuottavissa soluissa. hERG1 ilmentyy lisäksi useissa eri syöpäsoluissa, joissa se osallistuu syöpäsolujen jakautumisen säätelyyn, etäpesäkkeiden syntymiseen ja kemoterapiaresistenssin muodostumiseen. Pitkä QT-oireyhtymä on harvinainen perinnöllinen sairaus, joka ilmentyy lasten ja nuorten aikuisten sydänperäisenä äkkikuolemana. Pitkä QT-oireyhtymä voidaan tunnistaa sydänsähkökäyrästä kääntyvien kärkien kammiotakykardiana. Pitkä QT-oireyhtymän oireita ovat tajuttomuus, epilepsia, sydänpysähdys ja äkkikuolema. Geneettisten tutkimusten ansiosta tiedetään että perinnöllisen pitkä-QT oireyhtymän alaluokka LQT2 johtuu joko HERG geenin mutaatioista tai sen kanssa vuorovaikuttavien proteiinien mutaatioista. HERG mutaatioiden kantajat voivat olla täysin oireettomia mutta haitalliset henkeä uhkaavat vaikutukset saattavat tulla esille muiden tekijöiden vaikutuksesta. Joidenkin lääkkeiden erittäin harvinaisena haittavaikutuksena ilmentyvä rytmihäiriö on analoginen pitkä QT-oireyhtymän kanssa. Lääkeen aiheuttaman rytmihäiriön esiintyvyys on 1:120 000 tiettyjen muiden kuin sydänlääkkeiden lääkkeiden käyttäjistä. Käytännössä lähes kaikki lääkkeiden aiheuttamat sydämen rytmihäiriöt aiheutuvat HERG kaliumkanavan salpauksesta. Sen takia ei ole sattumaa että lääketeollisuuden varhainen lääketurvallisuutta ennustava tutkimus on siirtynyt laaja-alaisesti käyttämään HERG kaliumkanavan sähköfysiologisia mittauksia entistäkin turvallisempien lääkemolekyylien seulomiseksi ja kehittämiseksi lääkkeeksi asti. Tässä väitöskirjassa on tutkittu hERG1 kaliumk

This thesis work comprises the characterization of proteins from two different neuronal membrane receptor protein families: the growth factor receptor -type (GFRa) of protein, growth arrest specific-1 (GAS1) and the synaptic leucine rich repeat adhesion proteins, leucine-rich-repeat transmembrane-2 (LRRTM2), and synaptic adhesion-like molecules 1 and 5 (SALM1 and SALM5). The GAS1 project has focused on the structural characterization of the recombinant human GAS1 protein, and on the possible interaction and effect of GAS1 on the tyrosine kinase receptor protein, re-arranged during transfection (RET), signaling. GAS1 has two different types of interactions, GAS1-RET signaling participates in neuronal survival and maintenance and GAS1-Patched1-Sonic hedgehog (SHH) signaling is needed both for cell survival and in the development of the enteric nervous system during early development. As a conclusion GAS1 has very different structure from other members of the protein family and can interact directly with RET unlike the other GFRa co-receptors. Indicating a different biological role. The study of leucine-rich-repeat transmembrane proteins (LRRTMs), and the synaptic adhesion-like molecules (SALMs) concentrated characterization of an engineered variant of LRRTM2, SALM1 and SALM5. These proteins are involved in neurite outgrowth, branching and synapse formation. They are mainly expressed in brain, and their malfunction is connected to familial schizophrenia, bipolar disorder and autism. We developed a new strategy for protein structure solution and utilized a statistical sequence-based protein engineering method for generation of a stabilized protein for structural studies. We believe this method will have wider use in structural studies of difficult proteins. The goals of this thesis work were to produce these proteins, solve their structures, test their interactions with ligands and do functional characterization studies using a variety of methods. The results will cont, Väitöskirjatyössäni tutkin kahden proteiiniperheen proteiineja, jotka tyypillisesti toimivat hermossa reseptoriproteiineina. Näistä keskityin growth arrest specific-1 (GAS1) proteiiniin sekä synaptisiin leusiinirikkaisiin toistoproteiineihin. Growth arrest specific-1 (GAS1) proteiiniin kohdentuvassa projektissa tutkin ihmisen rekombinantin GAS1 proteiinin rakennetta ja interaktiota tyrosiinikinaasi reseptorin (RET) kanssa. GAS1 proteiini tunnetaan kahdesta erityyppisestä yhteydestä, GAS1-RET interaktion osallisuudesta hermosolujen ylläpitoon ja selviytymiseen, sekä GAS1-Patched1-Sonic hedgehog (SHH) proteiinien yhteisvaikutuksesta solujen eloonjääntiin, ja sisäelinten hermoston kehitykseen yksilönkehityksessä. Työssä ilmeni että GAS1 poikkeaa rakenteellisesti muista RET-koreseptori proteiineista, ja kykenee sitoutumaan suoraan RET-reseptoriin ilman kasvutekijä ligandeja, joihin se ei sitoudu, toisin kuin muut RET-koreseptoriproteiinit. Näin ollen tulokset vahvistavat GAS1:n olevan biologiselta funktioltaan eriävä muista samankaltaisista RET-koreseptoriperheen proteiineista. Selvitettäväksi jää mikä GAS1:n tarkka rooli RET-reseptorin signaloinnissa on. Leusiinirikkaista toistoproteiineista tutkimme pääasiassa leucine-rich-repeat transmembrane (LRRTM), sekä synaptic adhesion-like molecule (SALM) proteiineja. Nämä proteiinit osallistuvat hermoston yhteyksien ylläpitoon, haaroittumiseen ja uusien synaptisten kytkösten muodostumiseen. Kyseiset proteiinien toiminnan häiriöiden on osoitettu olevan esimerkiksi familiaarisen skitsofrenian, bipolaarisen mielialahäiriön ja autismispektrin häiriöiden taustalla. Väitöskirjatyössäni keskityin erityisesti LRRTM2 proteiinista modifioidun termostabiilin variantin, sekä SALM1 ja SALM5 proteiinien tuottoon soluviljelmistä ja niiden eristämiseen kromatografisesti ja näiden proteiinien karakterisointiin. Osoitimme, että käyttämällä sekvenssianalyysiin perustuvaa proteiinimuokkausstrategiaa LRRTM2 proteiinin stabiloimiseksi on mahdollist

Size is a feature that is often connected to different life history-traits and individuals can vary in many fitness aspects related to size, such as reproductive strategies, dispersal and mating behaviour, dominance and many more. If size variation is not continuous in a species, individuals can be divided into two or more distinct size morphs. In social insects, queen size dimorphism (QSD) is an interesting phenomenon as it separates queens into two different morphs, with macrogynes defined as the larger and microgynes as the smaller morph. The aim of this thesis is to improve our understanding of this phenomenon in social insects with a special focus on a palaeartic ant species, Myrmica ruginodis. This thesis demonstrates how several taxa differ in their cause, prevalence and evolutionary processes involved in QSD. Four different hypotheses have been identified as reasons to QSD. First, intraspecific polymorphism in connection with alternative reproductive strategies. Second, inquilinism, where microgynes mainly produce sexual offspring and forego worker production. Third, speciation, where the two morphs represent separate species with intraspecific polymorphism as an ancestral state and speciation processes often combined with inquilinism. Fourth, selfish larval development, which has only been observed in stingless bees so far. This thesis shows how the first three scenarios represent transitional stages and are valid in ants, which provide the necessary evolutionary framework via high levels of obligate secondary polygyny. This thesis also examines the cause for QSD in Myrmica ruginodis by analyzing several traits. These are morphology, offspring production, dispersal and mating behaviour, as well as gene flow. Overall my results suggest that macrogynes and microgynes in the ant M. ruginodis represent an intraspecific polymorphism with alternative reproductive strategies without inquilinism involved in it. Incomplete mating isolation among morphs indi, Ruumiinkoko on usein yhteydessä elinkierron eri piirteisiin ja yksilöiden kelpoisuus voi vaihdella monissa kokoon liittyvissä ominaisuuksissa, kuten esimerkiksi leviämisessä, lisääntymisstrategioissa ja käyttäytymisessä sekä lisääntymisen jakautumisessa yksilöiden välillä. Jos yksilöiden kokojakauma ei ole jatkuva, laji voidaan jakaa kahteen tai useampaan kokomorfiin. Yhteiskuntahyönteisten kuningatarten kokodimorfiassa kuningattaret jakautuvat suurempiin makrogyyneihin ja pienempiin mikrogyyneihin. Tässä väitöskirjassa tutkitaan yhteiskuntahyönteisten kuningatarten kokodimorfiaa. Työssä osoitetaan kuinka kokodimorfian syyt, yleisyys sekä siihen johtava evolutiivinen prosessi vaihtelee eri yhteiskuntahyönteisryhmissä. Kokodimorfialle osoitetaan neljä syytä. 1. Lajinsisäinen lisääntymisstrategioiden vaihtelu; 2. Lajinsisäinen sosiaalinen parasitismi, jossa mikrogyynimuoto keskittyy seksuaalijälkeläistön tuotantoon työläisten kustannuksella; 3. Lajinsisäisestä sosiaalisesta parasitismista lajiutuvat tytärlajit; 4. Työäläisjälkeläistön kyky vaikuttaa omaan yksilönkehitykseensä. Työssä osoitetaan kuinka kolme ensimäistä vaihtoehtoa ovat muurahaisilla esiintyviä evolutiivisia välivaiheita, joissa tärkeänä yhteisenä tekijänä on yhteiskuntien suuri kuningatarmäärä, kun taas viimeistä on toistaiseksi tavattu ainoastaan Meliponini-ryhmän mehiläisillä. Kuningatarten kokodimorfian syitä selvitetään tarkemmin tutkimalla yleisen palearktisen muurahaisen, ryppyviholaisen, kuningatarten morfologiaa, jälkeläistuottoa, leviämistä ja parittelukäyttäytymistä sekä morfien välistä geenivirtaa. Tulosten perusteella ryppyviholaisen makro- ja mikrogyynimuodot ovat lisääntymisstrategioiden vaihteluun liittyvää lajinsisäistä kokovaihtelua eikä niiden esiintymiseen liity viitteitä sosiaalisesta parasitismista. Muotojen välillä on kuitenkin osittainen lisääntymisisolaatio, joka viittaa lajin olevan ensi askeleilla evolutiivisessa kehityksessä joka voi tulevaisuudessa johtaa lajiutumiseen.

Sari Autio: Do we listen to earthworms? Tools for evaluating the Finnish National Action Plan on the sustainable use of plant protection products Qualitative programme evaluation procedures for the Finnish National Action Plan on the Sustainable Use of Plant Protection Products (NAP) were developed in this study. The purpose of the NAP is to reduce the risks to human health and the environment from the use of plant protection products. The NAP was studied using systems thinking as a complex, purposeful system with goals defined within the framework of the European legislation concerning plant protection products. Due to the multidisciplinary nature of the NAP, the research approach is integrating. Soft Systems Methodology was used to analyse the goals of stakeholders involved in the preparation and implementation of the NAP to make the implicit pre-assumptions behind it visible, and an explicit programme logic was formulated for it. A range of evaluation questions were derived to focus on gathering data and evidence needed to support qualitative evaluation of the programme s achievements in adequate detail and from multiple perspectives. Existing heuristic tools were explored that initially appeared to be appropriate for framing the goal-setting for a qualitative assessment of the NAP. Four models of heuristic tools were selected for the NAP tool box: 1) Critical Systems Heuristics, 2) sustainability screening of National Sustainable Development Strategies, 3) Limiting Factors Analysis and 4) Systemic Programme Logic. These heuristic tools were adapted to consider the specific characteristics of the use of plant protection products, in order to improve their applicability in this purpose. The heuristic tools were aggregated as a separate guidance for practical evaluation needs of governance. The NAP was reviewed also from the perspective of stakeholder participation, as a process of collective learning. Users are in prime position to adopt safer application techniqu, Sari Autio: Kuuntelemmeko lieroja? Välineitä kasvinsuojeluaineiden kestävän käytön kansallisen toimintaohjelman arvioimiseen Kasvinsuojeluaineiden kestävän käytön kansallista toimintaohjelmaa (National Action Plan; NAP) varten kehitettiin laadullisia arviointimenettelyjä osallistuvan toimintatutkimuksen avulla. Toimintaohjelman tavoitteena on vähentää kasvinsuojeluaineiden käytöstä aiheutuvia riskejä ihmisten terveydelle ja ympäristölle. NAPia tarkasteltiin systeemiajattelun keinoin kompleksisena, tarkoituksellisena systeeminä, jonka tavoitteet on määritelty Euroopan Unionin kasvinsuojeluainelainsäädännön puitteissa. NAPin monitieteisen luonteen vuoksi tutkimusote oli integroiva. Toimintaohjelman laatimiseen ja toteuttamiseen osallistuvien tahojen tavoitteita analysoitiin pehmeän systeemimetodologian avulla saattamalla näkyviksi sidosryhmien perusoletuksia ja formuloimalla NAPin julkilausuttu ohjelmalogiikka. Laadittiin myös joukko arviointikysymyksiä tarvittavan tutkimustiedon ja muun näytön hankkimiseksi kuvaamaan moniulotteisesti ohjelman tuloksellisuutta. Työssä testattiin olemassa olevia heuristisia välineitä kehystämään NAPin laadullisen arvioinnin tavoitteenasettelua. Heuristiseen työkalupakkiin valikoitui neljä mallia: 1) kriittinen systeemiheuristiikka, 2) kansallisten kestävän kehityksen strategioiden kestävyysseulonta, 3) rajoittavien tekijöiden analyysi ja 4) systeeminen ohjelmalogiikka. Malleja muokattiin soveltumaan kasvinsuojeluaineiden käyttöön liittyvien erityispiirteiden arviointiin. Heuristiset välineet koottiin hallinnon käytännöllisiä arviointitarpeita varten erilliseksi ohjeeksi. NAPia tarkasteltiin myös sidosryhmien osallistumismahdollisuuksien kannalta, kollektiivisen oppimisen prosessina. Kasvinsuojeluaineen käyttäjä on avainasemassa ympäristön ja terveyden suojelun kannalta turvallisten käyttötapojen pitkäjänteisessä omaksumisessa. Käyttäjille tarjottavan koulutuksen, neuvonnan ja tiedotuksen laatu samoin kuin toimijoiden keskinäinen ilmapi

Common materials acquire new properties when manufactured in the nanoscale. The same properties that are responsible for the exciting new possibilities are also a cause for some concern. The high surface area to volume ratio is a feature of engineered nanomaterials (ENM) that causes the amount of surface area to dominate their possible effects. In the case of carbon nanomaterials and other fibers, also the shape and length of the particle play important roles. The two ENM studied in this thesis, nanosized titanium dioxide (TiO2) and carbon nanotubes (CNT), are among the most widely used ENM in the world which means that they hold a high potential of occupational and possible customer exposure. Inhalation is the most likely exposure route in occupational settings. For this reason, inhalation exposure of mice was the main route of administration. The study settings were chosen to mimic occupational exposure as far as possible. Different immunological parameters were examined in the lungs of the exposed mice, such as the influx of different leucocytes, expression of cytokine and chemokine messenger molecules and changes in the lung tissue. The results from TiO2 studies indicated that even a normally inert material when nanosized may become inflammogenic. In addition, even small changes in the structure, or even a coating, may modify radically the nature of a material. Exposure to most nanosized TiO2 caused only modest to no inflammation, whereas a silica (SiO2) coated TiO2 triggered an inflammation characterized by pulmonary neutrophilia and mRNA expression of neutrophil chemoattractant CXCL1 and proinflammatory TNF-α. In tissues and bronchoalveolar lavage (BAL), TiO2 was readily engulfed by macrophages. In a model of allergic asthma, it was found that exposure to both nanosized and larger TiO2 seemed to prevent asthmatic symptoms. This underlines the importance of bearing in mind the heterogeneity of the human population when assessing the toxicity of ENM. CNT have ra, Tunnetut materiaalit saavat nanokokoisena uusia ominaisuuksia. Samat ominaisuudet, jotka mahdollistavat uusia sovelluksia, ovat samalla myös mahdollisia riskitekijöitä. Merkittävin syy nanohiukkasten erityislaatuisuuteen on niiden suuri pinta-alan suhde tilavuuteen. Hiilinanomateriaalien ja muiden nanokuitujen osalta myös muoto ja pituus ovat tärkeitä ominaisuuksia. Väitöskirjassa tutkitut materiaalit, nanokokoinen titaanidioksidi (TiO2) ja hiilinanoputket (HNP), ovat maailmanlaajuisesti käytetyimpien nanomateriaalien joukossa ja siten potentiaalisia altistajia työpaikoilla. Työpaikoilla nanohiukkasille altistutaan todennäköisimmin hengitysteitse. Tästä syystä tutkimuksissa käytettiin pääasiassa inhalaatiometodia in vivo. Keuhkoista mitattiin erilaisia immunologisia parametrejä, kuten valkosoluprofiilin muuttumista, sytokiini- ja kemokiini-viestimolekyylien esiintymistä sekä muutoksia keuhkokudoksessa. Tulokset TiO2 altistuskokeista osoittivat, että normaalisti neutraali materiaali voi nanokokoisena aiheuttaa tulehduksen. Jopa hyvin pienet muutokset materiaalin rakenteessa tai materiaalin päällystäminen voivat radikaalisti muuttaa materiaalin luonnetta. Allergisen astman mallissa havaittiin, että altistus sekä nanokokoisille että suuremmille TiO2-hiukkasille näytti lieventävän astman oireita. Tämä korostaa sen tärkeyttä, että nanohiukkasten toksisuutta arvioitaessa on otettava huomioon ihmispopulaation heterogeenisyys. Hiilinanomateriaalit ovat herättäneet huolta tiedeyhteisössä ja mediassa johtuen niiden samankaltaisuudesta asbestin kanssa. Viikon altistus pitkille jäykille hiilinanoputkille aiheutti ennennäkemättömän eosinofiilisen tulehduksen. Kuukauden seuranta-aikana nähtiin vaikuttava tulehdusreaktioiden sarja, kun verrattiin jäykkää tai kippuraista hiilinanoputkea sekä krokidoliittiasbestia keskenään. Dramaattisin tulehdus aiheutui altistuksesta jäykille hiilinanoputkille. Seuraavaksi vakavin tulehdus seurasi asbestialtistumista ja selvästi heikoin tulehdus a

The air pollutant ozone (O3) enters plant leaves through stomata and activates apolastic reactive oxygen species (ROS) signaling. Depending on growth conditions and genotype, this results in large transcriptional reprogramming,closure of stomatal pores and activation of cell death programs. These responses are also regulated through plant stress hormones. This thesis sheds light on how stress hormone signaling is connected with apoplastic ROS signaling in the model plant Arabidopsis thaliana, and investigates regulatory mechanisms which generate specificity among sequence-specific transcription factors (TFs), the executers of apoplastic ROS -induced transcriptional reprogramming. The essential methods of the thesis include O3 exposures of Arabidopsis wild type and mutant plants followed by quantification of cell death and characterization of transcriptional responses supplemented with several protein-level analyses of selected WRKY family TFs. The O3-induced cell death was found to be inhibited by plant hormone salicylic acid, and genes RESPIRATORY BURST OXIDASE HOMOLOG F (RBOHF) and WRKY70 were found to be required for O3-induced cell death in jasmonic acid insensitive genetic background. Even though stress hormones were verified to play important roles in the regulation of cell death, the transcriptional response to apoplastic ROS in a hormone deficient/insensitive mutant was highly similar to wild type, suggesting that much of the signaling involved is independent of the studied hormones jasmonic acid, salicylic acid, and ethylene. The potential major executers of transcriptional response to apoplastic ROS, WRKY family TFs, were studied for their transcriptional regulation, DNA-binding preferences, protein-protein interactions, subcellular localization, and effects on transcriptome. The results showed that the DNA-binding preferences of WRKYs vary substantially between phylogenetic groups, implying that the specificity in signaling between different WRKYs can be, Ilmansaaste otsoni tunkeutuu kasvin lehteen ilmaraoista ja käynnistää siellä reaktiivisiin happilajeihin perustuvan viestintäketjun. Kasvuoloista ja perimästä riippuen tämä viestintä voi johtaa ilmarakojen sulkeutumiseen, ohjelmoidun solukuoleman käynnistymiseen ja suuriin muutoksiin geenien ilmentymisessä. Reaktiivisten happilajien lisäksi näitä vasteita säädellään kasvihormonien välityksellä. Tämä väitöstyö valaisee kasvin stressihormoniviestinnän ja reaktiivisiin happilajeihin perustuvan viestinnän yhteyksiä lituruohossa (Arabidopsis thaliana) ja tutkii, mitkä mekanismit luovat spesifisyyttä niiden geenien ilmentymisen säätelytekijöiden välille, jotka suurelta osin vastaavat reaktiivisten happilajien aiheuttamista muutoksista geenien ilmentymisessä. Väitöstyön keskeisiä menetelmiä ovat lituruohon sekä lituruohomutanttien otsonikäsittelyt ja niiden aiheuttaman ohjelmoidun solukuoleman mittaaminen. Lisäksi tutkittiin otsonikäsittelyn aiheuttamia muutoksia geenien ilmentymisessä sekä proteiinitason muutoksia WRKY-perheen säätelytekijöissä. Kasvihormoni salisyylihapon havaittiin estävän otsonin käynnistämää solukuolemaa lituruohossa. Lisäksi havaittiin, että geenit RESPIRATORY BURST OXIDASE HOMOLOG F (RBOHF) ja WRKY70 vaaditaan otsonin käynnistämän ohjelmoidun solukuoleman toteuttamiseksi otsoniherkässä liturohomutantissa, joka on kykenemätön aistimaan kasvihormoni jasmiinihappoa. Vaikka stressihormonien keskeinen rooli solukuoleman säätelyssä vahvistettiinkin, muutokset geenien ilmentymisessä vasteena reaktiivisiin happilajeihin olivat yllättävän samanlaisia lituruohossa ja lituruohomutantissa, jolta puuttui kyky valmistaa/aistia keskeisiä stressihormoneja jasmiinihappoa, salisyylihappoa ja etyleeniä. Tulos antaa ymmärtää, että suuri osa geenien ilmentymisen muutoksiin johtavasta viestinnästä vasteena reaktiivisiin happilajeihin kulkee reittejä, jotka eivät vaadi kyseisiä hormoneja toimiakseen. WRKY-perheen säätelytekijät ovat keskeisessä osassa apoplastin reaktiivi

As dissolved organic matter (DOM) constitutes a vast reservoir of carbon and nutrients in lakes, rivers and ocean, it plays an important role in the global carbon and nutrient cycles. Only a part of DOM is directly biologically utilizable by bacteria, but solar radiation induced photochemical reactions may mineralize DOM to inorganic forms such as dissolved inorganic carbon (DIC) and ammonium (NH4+), and also degrade non-labile DOM molecules to labile organic substrates available for bacteria. This dissertation examined the photochemical transformation of DOM in the surface water in different scales of aquatic environments; from a Finnish boreal lake and the Baltic Sea to the coastal areas of ten globally big rivers. This dissertation studied photochemical reactions such as photoproduction of DIC, NH4+, and labile substrates supporting bacterial growth, and determined the photoreactivity of DOM, i.e., apparent quantum yields for the photoreactions in each environment. To consider the relevance of photochemistry of DOM, an optical model was used to quantify the photoreaction rates taking into account for the determined photoreactivity of DOM and solar radiation incidental to each environment studied. In the Baltic Sea, the pelagic heterotrophic bacterioplankton was carbon-limited indicating low bioavailability of DOM in the surface water. Irradiations of the waters with natural or simulated solar light resulted in photobleaching of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) and phototransformation of DOM to DIC and NH4+ as well as to labile DOM substrates. This dissertation showed that across the entire Baltic Sea, the annual photoproduction of NH4+ corresponded to 9 18% of the annual river loading of DON, but the photoproduction of DIC exceeded the annual river loading of photoreactive terrigenous DOC. Furthermore, the studies along the salinity transects indicated that terrigenous DOC was more photoreactive than marine DOC but the marine DON was more reactive tha, Liuennutta orgaanista ainetta (dissolved organic matter, DOM), ml. humusaineet, kulkeutuu vesistöihin valuma-alueelta mm. luonnonhuuhtouman mukana, minkä lisäksi sitä syntyy vesieliöiden toiminnan seurauksena vesistöissä. Maailmanlaajuisesti tarkastellen merien, järvien ja jokivesien DOM muodostaa merkittävän orgaanisen hiilen ja typen varaston, ja siten sen dynamiikan ja hajoamisen ymmärtäminen on olennaista hiilen ja ravinteiden kierron kannalta. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena oli selvittää ja mitata prosesseja, jotka hajottavat DOMia luonnonvesissä (valokemiallinen ja mikrobiologinen hajoaminen), sekä mallinnuksen avulla arvioida DOMin hajoamisen merkitystä erilaisissa vesiympäristöissä. Tutkimusalueina olivat Lammin Pääjärvi, Itämeri sekä jokisuualueet kymmenestä suuresta joesta (Mississippi, Amazon, Kongo, Paraná, Yantgze, Mekong, Ganges-Brahmaputra, Lena, Tonava ja St. Lawrence). Liuennut orgaaninen aine voi hajota vesistöissä joko biologisesti bakteeritoiminnan seurauksena tai valokemiallisesti auringon säteilyn, erityisesti UV-säteilyn, vaikutuksesta. Useimmiten DOM-yhdisteet ovat niin monimutkaisia ja heikosti biologisesti käyttökelpoisia, että ainoastaan valokemialliset reaktiot voivat hajottaa niitä. Toisaalta valokemiallisia hajotusreaktioita voi tapahtua vain esimerkiksi järven tai meren valaistussa pintavesikerroksessa, joka väitöskirjassa tutkitussa järvessä sekä Itämerellä rajoittui ylimpään 30 cm:iin. Auringon säteily voi muuntaa DOMin sisältämän orgaanisen typen esim. leville käyttökelpoiseen muotoon (ammoniumtypeksi) ja orgaanisen hiilen joko hiilidioksidiksi tai pienemmiksi orgaanisiksi yhdisteiksi, jotka ovat käyttökelpoisia bakteereille. Osa bakteerien käyttämästä hiilestä muuntuu bakteerihengityksen kautta edelleen hiilidioksidiksi ja osa bakteeribiomassaksi, joka siirtyy bakteereja syövien siimaeliöiden kautta osaksi ylempää ravintoverkkoa. Tässä väitöskirjassa havaittiin, että valokemiallisten reaktioiden tuottamat bakteereille käyttöke

Secchi depth, a proxy of water clarity, is widely applied as an indicator of eutrophication or water quality both in open-sea- and coastal areas. In optically complex waters, such as the Baltic Sea, Secchi depth is known to respond to several components yet its performance, or possible restrictions, have not been explored. In this study, I investigated long-term changes in Secchi depth. I also explored the structure, scientific basis and use of Secchi depth as an indicator of eutrophication in the Baltic Sea. Secchi depth decreased in the open Baltic Sea during the last century (Paper I). The decrease was especially intense in the northern areas, amounting to 3.3 4.0 m (averaging 0.033 0.040 m y-1), when comparing summer time averages in 2005 2009 to those observed one hundred years earlier. The decrease was proposed to be strongly linked with documented simultaneous increase in chlorophyll-a concentration (Papers I, III). A closer look at the Finnish coastal areas, where a national monitoring program has taken place since 1970, revealed clear decreasing trends only in the Archipelago Sea accompanied by opposing trends in chlorophyll-a (Paper II). Contradictory to this, and to the development in adjacent open sea areas, Secchi depth was observed to increase in the coastal Bothnian Sea, Quark and Bothnian Bay. I suggest the increase was at least partly a consequence of decreased concentrations of dissolved iron in the surface waters near the coast. The relationship between Secchi depth and total organic carbon (TOC) was tested, but a significant relationship was not found indirectly indicating that a large part of organic carbon was colorless. Unfortunately, the long-term coastal dataset did not allow comparison to suspended inorganic matter, leaving the possible effect of potentially important coastal constituent unrevealed. The effect of the main optical constituents on light attenuation in the open sea were investigated through a bio-optical model setup, in order, Näkösyvyys kertoo veden kirkkaudesta. Sitä on käytetty laajasti rehevöitymisen tilan ja vedenlaadun osoittimena (indikaattorina) sekä avomerellä että rannikonläheisillä merialueilla. Itämeren tyyppisissä, optisesti monimuotoisissa vesissä se reagoi useisiin veden ominaisuuksiin. Silti sen suorityskykyä osoittimena, tai käyttöön liittyviä rajoituksia, ei ole liiemmin selvitetty. Tässä työssä tarkastelen näkösyvyyden pitkäaikaismuutoksia Itämerellä. Tutkin myös näkösyvyys-osoittimen ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia. Kuluneen vuosisadan aikana Itämeren näkösyvyys laski (Julkaisu I). Voimakkainta lasku oli pohjoisilla alueilla, yltäen 3.3 4.0 m sadassa vuodessa (keskiarvona 0.033 0.040 m v-1). Esitän, että näkösyvyyden lasku liittyy vahvasti samaan aikaan tapahtuneeseen levämäärän (a-klorofyllipitoisuus, lehtivihreän määrä) lisääntymiseen pintavedessä (Julkaisut I, III). Vuodesta 1970 alkaen jatkunut seuranta mahdollisti Suomen rannikkoalueiden näkösyvyysmuutosten lähemmän tarkastelun. Saaristomerellä todettiin selkeä laskeva suuntaus ja samanaikainen levämäärän lisääntyminen (Julkaisu II). Selkämeren, Merenkurkun ja Perämeren rannikoilla suuntaus oli päinvastainen: näkösyvyyden todettiin kasvaneen, mikä oli ristiriidassa myös näitä rannikkokaistaleita ympäröivien avomerialueiden kehityksen kanssa. Esitän että veden kirkastuminen kyseisissä vesissä on ainakin osittain seurausta liuenneiden rautayhdisteiden määrän vähenemisestä. Näkösyvyyden ja kokonaishiilen (TOC) määrän muutoksia testattiin myös suhteessa toisiinsa, ilman näyttöä merkitsevästä riippuvuudesta minkä tulkitsin johtuvan siitä, että ainakin osa veteen liuenneesta hiilestä on väritöntä. Kiintoaineen suhteen vertailua ei ikävä kyllä ollut mahdollista tehdä, joten sen merkitystä näkösyvyyden muutoksiin rannikolla ei pystytty tutkimaan. Pohdin Itämeren avomerialueiden tärkeimpien valon vaimenemiseen vaikuttavien ainesosien vaikutusta näkösyvyyteen bio-optisen mallijärjestelyn avulla (Julkaisu III). Tämä a

Urbanization in general and the spread of industrial construction into natural areas can seriously reduce animal populations. In this thesis, I used breeding birds to investigate the impacts of the construction of Vuosaari harbour, ship channel and road connections on bird populations of nearby area. We monitored bird populations in Natura 2000 area and seabird breeding islets during the construction of the new Vuosaari harbour (Helsinki, Finland) in 2001 2011. The harbour was built less than 300 m from Natura 2000 area. We compared the bird populations before, during and after construction to evaluate whether the changes observed were linked with the construction work in the nearby harbour area. Our results indicate that in the Österängen agricultural area the number of species and territories increased during and after construction, with more territories located closer to the road than before the road was constructed. Thus, road construction resulted in at least a momentary positive impact on bird populations. New grass and bush areas and even large rocky outcrops clearly benefited some species such as the threatened northern wheatear. The bird populations declined slightly several years later, probably the as a result of habitat succession. In the forest areas, the population trends of 23 boreal forest bird species were significantly positively correlated with population changes in wider areas in southern Finland. Although the population trends were slightly weaker in the Natura 2000 sites compared with the general situation of southern Finland, this difference was not statistically significant. In the Natura 2000 wetlands he numbers of species and territories varied between years and subareas, but we found no clear impacts of harbour construction on bird population trends. The bird population changes in nearest bay, Porvarinlahti, were not more negative in comparison with those of the two other bays. We found that the waterfowl reproduction success was very poor, Kaupungistuminen ja rakentamisen leviäminen luonnontilaisille alueille voi vakavasti vähentää eläinpopulaatioita. Tässä työssä tutkittiin Vuosaaren sataman ja laivaväylän mahdollisia vaikutuksia pesimälinnustoon sataman lähellä. Satama rakennettiin alle 300 metrin päähän Natura 2000 alueesta. Linnustoa seurattiin vuosina 2001-2011 tekemällä laskentoja metsä- ja peltoalueilla, merenlahdilla sekä saaristossa. Vertasimme lintukantojen muutoksia eri alueilla, ja arvioimme mikä vaikutus sataman rakentamisella oli mahdollisiin muutoksiin. Tuloksemme osoittavat, että Österängenin peltoalueella lintulajien lukumäärä ja parimäärät kasvoivat erityisesti pellon halki rakennetun tien läheisyydessä. Tien reunoille syntyi uudenlaista elinympäristöä joka ainakin hetkellisesti hyödytti joitakin lajeja. Harvalukuisista lajeista kivitasku hyötyi tien reuna-alueiden kivikasoista. Metsäalueilla vertasimme 23 lajin kannankehitystä niiden vastaavan ajan kannankehitykseen Etelä-Suomen alueella. Pääosin muutokset olivat samansuuntaisia, mikä viittaa siihen että muut tekijät kuin sataman rakentaminen olisivat merkittävämpiä lintukantojen muutoksissa. Kosteikkoalueilla satamaa lähinnä olevan lahden, Porvarinlahden; lintukannat eivät heikentyneet verrattuna kauempana olleisiin lahtiin. Sataman rakentamisella ei ollut selkeää vaikutusta kosteikkolintujen kannanvaihteluihin. Huomasimme, että vesilintujen poikastuotto oli huono, ja että pienpetojen määrä korreloi negatiivisesti poikasmääriin: mitä enemmän pienpetoja oli alueella, sitä vähemmän vesilintujen poikasia havaittiin samana vuonna. Pienpetojen määrää kuvasi samana vuonna alueelta metsästettyjen pienpetojen määrä. Saaristolintukantojen seuranta osoitti, että eri lajien kannankehitykset olivat pääosin samanlaiset seurantaluodoilla ja kauempana sijaitsevilla vertailuluodoilla, eikä sataman rakentamisen voitu osoittaa olevan merkittävä tekijä saaristolintukantojen muutoksissa. Vaikka lintukannat olivat sataman viereisellä Natura 2000 alueel

This dissertation deals with the basidiomycete genus Antrodia, one of the largest polypore genera, which embraces over 80 species. Together with some other genera of brown-rot fungi (Fomitopsis, Laetiporus, Postia etc.), Antrodia constitutes its own lineage within the Polyporales, the so called antrodia clade. However, the genus in its current scope is polyphyletic and in need of further splitting into several natural genera. The main aim of this study is to define what is the genus Antrodia as a monophyletic unity, and to revise species concepts in some of the most important species complexes in Antrodia sensu lato. In the strict sense, Antrodia is a small genus, with six species closely related to the genus type, Antrodia serpens. They are highly uniform morphologically but can be recognized based on meticulous pore and spore measurements, as well as ecological and geographic data. Morphological and DNA data also allowed to revise species concepts within the Antrodia crassa, A. serialis, and A. malicola groups, belonging to the antrodia clade. All these revisions were based on type studies, studies of available herbarium material, and DNA analyses. In total, specimens of 46 Antrodia species were sequenced, 36 of them for the first time. Twelve new species were described, and six new combinations were proposed. Neotypes and epitypes were designated for seven species, in order to fix the current use of the species names. Results of the present research can be applied to further taxonomic revisions of brown-rot polypores, as well as for introducing phylogenetically sound genus concepts in the antrodia clade. Re-evaluation of species concepts in the A. crassa group provided new data on the ecology and indicator values of some species, and therefore it can be useful for defining their status in regional Red Lists and lists of indicator species of old-growth forests., Väitöskirjassa tutkitaan kantasieniin kuuluvaa Antrodia-sukua, joka on yksi suurimmista kääpäsuvuista, sisältäen yli 80 lajia. Yhdessä eräiden muiden ruskolahoa aiheuttavien sienisukujen (Fomitopsis, Laetiporus, Postia, ym.) kanssa se kuuluu omaan kehityslinjaansa Polyporales-lahkossa, ns. antrodia-kladiin. Antrodia sellaisena kuin se nykyisin ymmärretään on kuitenkin polyfyleettinen, ja joudutaan tulevaisuudessa pilkkomaan useiksi luonnollisiksi suvuiksi. Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli selvittää mitkä Antrodia-lajit muodostavat monofyleettisen ydinryhmän, sekä tarkentaa tämän ryhmän tärkeimpien lajien tuntomerkkejä ja rajauksia. Ahtaasti rajattuna Antrodia on pieni suku, käsittäen vain kuusi lajia, jotka ovat suvun nimilajin (vinopillikääpä, Antrodia serpens) lähisukulaisia. Kaikki ne muistuttavat morfologisesti toisiaan, mutta ne voidaan tunnistaa tarkoilla pilli- ja itiökoon mittauksilla, sekä ekologian ja esiintymisalueen perusteella. Morfologiset ja molekyylibiologiset tutkimustulokset tarjosivat mahdollisuuden tarkistaa ja korjata lajikäsityksiä kolmessa antrodia-kladin osassa, ns. Antrodia crassa-, A. serialis- ja A. malicola -lajiryhmissä. Kaikki nämä lajiselvitykset perustuivat tyyppinäytetutkimuksiin, herbaarioaineistoihin ja DNA-analyyseihin. Sekvensointeja tehtiin yhteensä 46 Antrodia-lajista, ja 36 niistä sekvensoitiin nyt ensimmäistä kertaa. Kaksitoista lajia kuvattiin tieteelle uusina ja kuusi uutta nimikombinaatiota tehtiin. Neotyypit tai epityypit valittiin seitsemälle lajille, jotta niiden nimet ja lajikäsitykset saatiin vakioitua. Tämän tutkimuksen tulokset tarjoavat perustan, kun tehdään ruskolahoa aiheuttavien kääpien uusia taksonomisia revisioita, sekä kun etsitään fylogeniaan pohjautuvia sukurajauksia antrodia-kladissa. Kalkkikäävän (Antrodia crassa) lajiryhmän tarkastelu tuotti uutta tietoa tämän ryhmän lajien ekologiasta, mikä auttoi tarkentamaan niiden uhanalaisuuden luokitusta ja käyttökelpoisuutta vanhojen luonnontilaisten metsien i

Studies in the past three decades have provided a detailed understanding of the key mechanisms mediating apoptosis (a type of programmed cell death) in eukaryotic cells. Our knowledge of the molecular regulation of apoptotic factors is, however, incomplete.Recent evidence from genetic and molecular studies demonstrate that possibilities to activate cell death machinery in post-mitotic cells is more restricted than in most dividing cell types. The aim of our studies has been to better understand the unique features regulating apoptotic factors in neurons. Apoptosis in mammalian cells is controlled by Bcl-2 family proteins. Of those, the BH3-only subgroup and pro-apoptotic effectors Bak and Bax are particularly important in initiating apoptosis. In most types of neurons Bak expression is affected by an alternative splicing mechanism. Neuronal bak variant, N-Bak, encodes a putative BH3-only protein, but its existence has remained controversial. N-Bak mRNA is abundantly expressed, suggesting that post-transcriptional mechanisms may control N-Bak protein expression in neurons. This thesis addresses the molecular mechanisms, which regulate neuronal Bak expression in more detail. Using immunoblot analysis, we show that endogenous N-Bak protein is not constitutively expressed in healthy neurons. N-Bak protein expression remained undetectable upon nerve growth factor deprivation induced apoptosis in cultured sympathetic neurons. Similar results were obtained using primary cortical neurons in etoposide-induced intrinsic apoptosis model. Challenging neurons with cytotoxic drug, thapsigargin, did not reveal N-Bak protein expression, suggesting that its mRNA is translationally silent also in stressed primary neurons. The absence of N-Bak protein was further confirmed using quantitative mass spectrometry analysis, which did not reveal any peptide form samples representing healthy, stressed or apoptotic neurons. We also show that accelerated proteosomal degradation is not responsi, Viimeisten kolmen vuosikymmenen tutkimustyön perusteella on saatu hyvä käsitys keskeisistä apoptoosia (ohjelmoitua solukuolemaa) välittävistä mekanismeista aitotumallisissa soluissa. Tietämyksemme näiden mekanismien säätelystä on kuitenkin edelleen vaillinainen. Viimeaikaiset tulokset geneettisistä ja molekyylitason tutkimuksista osoittavat, että solukuoleman käynnistyminen on rajoitetumpaa solutyypeissä, jotka eivät jakaudu (postmitoottiset solut), kuin useimmissa jakautuvissa soluissa. Tutkimukseni päämäärä on ollut apoptoosia hermosoluissa säätelevien tekijöiden erityispiirteiden parempi ymmärtäminen. Nisäkässoluissa apoptoosia säätelee Bcl-2-proteiiniperhe, jonka jäsenistä BH3-only-ryhmä ja apoptoosia edistävät proteiinit Bak ja Bax ovat erityisen tärkeitä apoptoosin aloitusvaiheessa. Useimmissa hermosolutyypeissä Bak-geenin ilmentymiseen vaikuttaa vaihtoehtoinen silmukointi. Neuronaalisen Bak:n silmukointimuodon, N-Bak:n, on esitetty koodittavan BH3-only ryhmän proteiinia, mutta tämän proteiinin olemassaolosta on ristiriitaisia käsityksiä. N-Bak-mRNA:ta on kuitenkin runsaasti hermosoluissa, mikä viittaa siihen, että geeniluennan jälkeiset säätelymekanismit säätelevät N-Bak-proteiinin ilmentymistä niissä. Tässä väitöskirjatyössä tutkimme molekyylitason mekanismeja, jotka säätelevät N-Bak:n ilmentymistä. Immunoblot-menetelmällä osoitimme, että N-Bak-proteiinia ei esiinny, ainakaan jatkuvasti, terveissä hermosoluissa. N-Bak-proteiinia ei havaittu sympaattisissa hermosoluissa, joille aiheutettiin apoptoosia poistamalta niiltä NGF-hermokasvutekijä, ja samankaltaisen tuloksen saimme aivokuoren hermosoluviljelmistä (cortical neurons), kun niille aiheutettiin apoptoosia etoposidilla. Myöskään hermosolujen käsittely myrkyllisellä thapsigargiinilla ei saanut N-Bak proteiinia näkyviin, mikä viittaa siihen, että sitä koodittavaa mRNA:ta ei käännetä proteiiniksi hermossoluviljelmissä edes stressitilanteessa. N-Bak-proteiinin puuttuminen osoitettiin lisäksi kvantitatiivisell

Meriympäristöihin kohdistuvat ihmistoiminnan paineet kasvavat koko ajan. Merialueita uhkaavat esimerkiksi luonnonvarojen liikakulutus sekä meriekosysteemin vahingoittaminen ja elinympäristöjen tuhoaminen. Tietoisuus vedenalaisten elinympäristöjen tilasta on luonut tarpeen tutkia ja lisätä vedenalaista tietämystä. Vesiympäristöjä inventoidaan erilaisin mittauksin, kaukokartoituksin ja kenttäkartoitusmenetelmin. Merenpohjaa kartoitetaan esimerkiksi sukeltamalla ja videoimalla sekä erilaisilla kaikuluotaus- ja kaukokartoitusmenetelmillä. Itämeren vedenalaisen meriluonnon monimuotoisuuden inventointiohjelman VELMUn tavoitteena on lisätä vedenalaisen meriluonnon tietämystä kartoittamalla Suomen rannikkoalueita ja vedenalaisia elinympäristöjä. Tutkimuksessani vertailin sukellus-, videointi- ja haramenetelmien vahvuuksia ja heikkouksia ja arvioin niiden tarkkuutta ja todenmukaisuutta. Kovilta pohjilta otettiin lisäksi Kautsky-näytteitä lajien tunnistamisen vertailua varten. Halusin selvittää 1) Vaihteleeko lajintunnistuksen tarkkuus eri luokkatasojen välillä, ja mitkä ovat ne luokkatasot, jotka pystytään luotettavasti arvioimaan videometodein erilaisissa ympäristöissä? 2) Vaihteleeko lajintunnistuksen tarkkuus habitaattien sisällä ja välillä? 3) Onko videomateriaalin perusteella tehtävän lajintunnistuksen tarkkuuden ja pohjaorganismien peittävyyden välillä yhteyttä? 4) Onko linja-arvioinnin ja pistearvioinnin antamien tulosten välillä eroja? Verifiointityö toteutettiin Hangon ja Tammisaaren vesialueilla läntisellä Suomenlahdella heinä-syyskuussa 2007. Tutkimuksessa videoitiin ja arvioitiin sukeltamalla yhteensä 99 kasvillisuuslinjaa lieju-, hiekka- ja kovilta pohjilta. 10 metrin pituiset linjat sijoitettiin maksimissaan 8 metrin syvyydelle. Lisäksi jokaisen linjan lähettyviltä tehtiin 2−3 ruutuarviointia alaltaan 0,25 m2. Vertailun kohteena olivat eri menetelmät (sukellus, videointi ja hara) sekä eri peittävyysalat (linjat ja ruudut). Tulokset osoittivat, että videomenetel

Liito-oravaa (Pteromys volans) esiintyy EU:n alueella ainoastaan Virossa ja Suomessa. Lajin kanta heikkenee jatkuvasti metsätaloustoimien vuoksi. Liito-orava kuuluu EU:n luontodirektiivin suojaamiin lajeihin ja sen lisääntymis- ja levähdyspaikkojen hävittäminen on kielletty luonnonsuojelulailla. Liito-oravaa on suojeltu vuosina 2004 2016 Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskuksen (ELY) toteuttamin rajausmenettelyin, jotka vuonna 2016 poistettiin käytöstä. Metsätoimijoiden vastuu liito-oravan suojelusta on kasvanut. Tässä työssä tutkin metsänomistajien asenteita liito-oravaa, sen suojelua sekä suojeluviranomaisia kohtaan. Olin kiinnostunut lainsäädännöllisen velvoittavan suojelun vaikutuksesta metsänomistajien asenteisiin suojeltavaa lajia kohtaan. Lisäksi halusin selvittää, millaiset taustatekijät voivat vaikuttaa asenteisiin. Taustateorioina käytin sosiaalipsykologian asenneteorioita, joiden pohjalta uskoin vastaajien asenteissa näkyvän joko kielteistä tai myönteistä suhtautumista liito-oravan suojeluun. Kielteinen suhtautuminen osoittaisi reaktanssia eli psykologista ilmiötä, jossa käskeminen aiheuttaa halun rikkoa annettua käskyä, jotta oma valinnanvapaus säilytetään. Myönteinen suhtautuminen kertoisi dissonanssi-ilmiöstä eli psykologisesta ilmiöstä, jossa käyttäytymistä ei voi lainsäädännön takia muuttaa ja siksi muutetaan asenne lakia myötäileväksi. Aiempien sääntöjen noudattamista käsitelleiden asennetutkimusten perusteella molempia ilmiöitä tulisi esiintyä vastaajien joukossa. Toteutin tutkimuksen puhelimitse tapahtuvan haastattelun avulla. Metsänomistajat oli jaettu kolmeen ryhmään heidän liito-oravakokemuksensa perusteella. Kontrolliryhmällä ei ollut ollenkaan omakohtaisia liito-oravakokemuksia. Kahdella muulla ryhmällä oli joko ELY-keskuksen antama liito-oravapäätös ilman hakkuurajoituksia, tai ELY-keskuksen määrittämä liito-oravapäätös hakkuurajoituksineen. Kokemuksen merkitystä analysoin mm. lineaarisen regressioanalyysin avulla. Tulokset osoittivat, et

Neurons have distinctive polar morphology with distinctive subcellular features comprising of cell soma, axons and dendrites. Primary objective of this study was to develop a novel microfluidic device for spatial isolation of axons from the somatodendritic compartment of cultured hippocampal neurons. A new method was developed for asymmetrical genetic manipulation improving specificity in studies of how individual proteins affect axonal morphology, presynaptic development and function. Subsequently, the microfluidic culture system was used to study the signaling events involved in synaptogenesis, focusing on the roles of kainate type of glutamate receptors (KARs). Functional studies have shown that KARs are present in axons and may regulate presynaptic function. However, the molecular composition and detailed subcellular localization of axonal KARs as well as their roles in presynaptic differentiation are largely unknown. The results show that axonal KARs promote early stages of synaptogenesis. Expression of low (GluK1-3) and high affinity (GluK4-5) KAR subunits promoted filopodiogenesis function at the isolated axons. In addition, axonal low affinity subunits enhanced clustering of synaptic vesicles and transmission efficacy at nascent glutamatergic synapses, an effect which was associated with widening of presynaptic active zone. High affinity KAR subunits had no effect on synaptic vesicle clustering, nor presynaptic transmission efficacy. However their heteromerization with low affinity subunits completely prevented the synapse promoting effects and instead lead to strong inhibition of presynaptic transmission efficacy. The presynaptic effects of GluK1-3 on synaptic vesicle clustering involved both PKA and PKC pathways. GluK1 expression was developmentally regulated in neonatal and juvenile hippocampus and heteromeric combination of GluK1c with high affinity subunits suppressed glutamatergic synaptic transmission. KARs are linked to various neurological and neuro, Hermosolut ovat rakenteeltaan epäsymmetrisiä ja niillä on tyypillisesti yksi viejähaarake eli aksoni, jota pitkin hermosolu lähettää hermoimpulsseja. Hermoimpulssi välittyy kohdesoluun hermosolukontaktien eli synapsien kautta. Tämän työn tarkoituksena on ollut kehittää uusia menetelmiä aksonien ja aksoneissa sijaitsevien presynaptisten päätteiden erilaistumisen ja toiminnan tutkimiseksi. Työssä kehitettyjä mikrofluidisia soluviljelymenetelmiä on käytetty presynaptisten päätteiden kehitystä ohjaavien signaalimekanismien tutkimukseen. Erityisesti tutkimuksessa on pyritty selvittämään aksonaalisten kainaatti-tyypin glutamaattireseptorien (KAR) merkitystä synapsien kehityksessä. Tulokset osoittavat aksonaalisten kainaattireseptorien edistävän synapsien muodostumista hermosoluviljelmissä. Vaikutukset synapsien erilaistumiseen ja toimintaan olivat alayksikköriippuvaisia: kaikki KAR alayksiköt (GluK1-5) lisäsivät aksonaalisten filopodioiden muodostumista, mutta vain alayksiköt GluK1-GluK3 lisäsivät presynaptisten päätteiden muodostumista ja toimintaa. Nämä vaikutukset riippuivat proteiinikinaasien PKA ja PKC aktiivisuudesta. Lisäksi havaittiin KAR alayksikköjen GluK4 ja GluK5 estävän GluK1-3:n vaikutusta synapsien erilaistumiseen heteromeerisissa KAR komplekseissa. Työssä tutkittiin myös GluK1 alayksikön ilmenemistä ja toimintaa rotan hippokampuksessa varhaiskehityksen aikana. GluK1 ilmenemisen havaittiin olevan kehitysvaiheesta riippuvaa. Heteromeeristen GluK1 sisältävien KAR:n havaittiin estävän synaptista toimintaa hippokampuksen CA3 alueella. Kainaattireseptorit on liitetty erilaisiin neurologisiin ja neuropsykiatrisiin häiriöihin. Tämän työn tulokset vahvistavat käsitystä siitä, että kainattireseptoreilla on tärkeä merkitys hermoston kehityksen aikana ja tuovat kokonaan uutta tietoa eri KAR alayksiköiden vaikutuksista synapsien muodostumiseen. Tulokset edesauttavat uusien hoitomuotojen kehittämistä varhaiskehityksen aikana alkunsa saaville neurologisille sairauksille.

The worldwide use of triazines as pesticides has resulted in their widespread occurrence in groundwater. Within the northern boreal region in Southern Finland, 30% of groundwater sampling points contained pesticides, and acceptable drinking water limits were exceeded in 11%. Atrazine and its degradation products were among the most common pesticides observed. Chemical pesticide degradation in soil is slower than microbial degradation. Biodegradation often decreases with increasing depth. Nutritional factors and soil physicochemical properties affect microbial pesticide degradation. However, their effects on separate microorganisms, and the genetic basis of these responses, are not well documented. The aim of this thesis was to isolate and characterize atrazine-degrading microorganisms, and to find appropriate microbial, physicochemical, and nutritional demands for pesticide degradation. Microbial community composition was studied in farmland, forested farmland, and primary forest soils by pyrosequencing and in gardens, groundwater deposits, and vadose zone sediments by cultivation on mineral medium with atrazine or terbutryn as the nitrogen source. Atrazine dissipation efficiency was additionally compared under stagnant and circulating water conditions. The dominant phyla that increased in atrazine-treated farmland, gardens, deposits, and sediments were Proteobacteria and Actinobacteria. The overlap in genera was less than in phyla, while the isolated Pseudomonas strains only slightly overlapped between isolates from surface soils and subsurface deposits and sediments. Atrazine dissipation was better in circulating than in stagnant water, and aerobic microbes from genera known to have atrazine degradation genes, all from phyla Proteobacteria and Actinobacteria, were simultaneously enriched,. Based on the results, the application of microbial remediation of atrazine and terbutryn requires special attention to soil physicochemical properties and selection of proper mi, The world-wide use of triazines as pesticides has resulted in their widespread occurrence in groundwater. In South Finland 30 % of groundwater sampling points contained pesticides, and limits accepted for the drinking water were exceeded in 11 %. The most common pesticides were atrazine and its degradation products. The chemical pesticide degradation in soil is slow, in contrast to microbial degradation in few months. Biodegradation often decreases with increasing depth. The nutritional factors and soil physical properties have been found to affect the pesticide microbial degradation. However, their effects on separate microorganisms, and genetic basis of responses is poorly known. The aim of this study is to isolate and characterize atrazine degrading microorganisms, find appropriate microbes and conditions for remediation, and determine physical and nutritional demands for pesticide degradation. Pesticide degradation is studied in environmental samples from surface soils, groundwater deposits, and in subsurface sediments from contaminated areas. Microbial strains were isolated by mineral medium with atrazine or terbutryn as nitrogen source from northern boreal region. In addition, atrazine dissipation rate in subsurface sediments was up to 89.7% in lab bio-reactors. The results provide information on microbial ecology of atrazine and terbutryn dissipation in surface and subsurface soils. Based on the results application of microbial remediation of atrazine and terbutryn requires special attention on soil physicochemical properties and selection of proper microbial strains.

Maritime transport is an efficient way to ferry goods, oil, and chemicals but shipping poses a threat to marine ecosystems. Oil spills have a potential to extinguish or debilitate fish and wildlife populations and habitat types important to the marine ecosystem. In this thesis, I study the resources and methods for collecting data and knowledge about the adverse impacts of oil on sensitive species and habitat types. Furthermore, I study how ecological knowledge could be passed to decision-makers and how the risks should be communicated. Finally, I discuss future policy improvements and scientific needs for ecological knowledge in oil spill risk management. This forms a synthesis of what kind of ecological information is required for the environmental risk management and conservation of marine ecosystems under oil spill threat. The thesis includes five papers, where we develop methods to assess the environmental impacts of oil spills and the effectiveness of management practices to mitigate their adverse ecological effects. Improved strategies combine theoretical disciplines, such as population biology with practical oil spill response. The results demonstrate that environmental risk assessment models can be used to structure problems, integrate knowledge and uncertainty, and persuade decision-makers by visualizing the results. Since the objective of risk assessment is to synthesize information for environmental management and policy design, which should rely on the extensive use of scientific evidence, communication between academia and decision-makers is of great importance. The use of Bayesian networks would improve the current oil spill risk management in the Baltic Sea, since all the variables affecting oil spill risk can be presented in one framework in a transparent manner. Many geospatial services work as tools of informative policy instruments, as they deliver ecological data and knowledge for oil spill risk management. Researchers could also participate mor, Rannikon luonto tulee priorisoida sen suojeluarvon, öljyn aiheuttaman tappion, lajien ja luontotyyppien palautumiskyvyn ja suojattavuuden perusteella. Meriliikenne on tehokas tapa kuljettaa tavaroita, kemikaaleja ja öljyä. Merenkulku kuitenkin uhkaa meriekosysteemejä, sillä alusonnettomuuksista aiheutuvat öljyonnettomuudet voivat heikentää tai hävittää lajeja ja niiden elinympäristöjä. Karttapohjaiset sovellukset voivat toimia neuvoa-antavina työkaluina suojelutoimien kohdistamisessa. Väitöskirja arvioi öljyonnettomuuksien aiheuttamia haitallisia vaikutuksia Itämeren luontoon ja tarkastelee millaisilla toimintamalleilla niitä voidaan pienentää. Työn viisi osajulkaisua pyrkivät vastaamaan kysymyksiin siitä, millaisin menetelmin öljyonnettomuuksien haittoja voidaan tutkia, miten tieto saaduista tuloksista voidaan siirtää päätöksentekoon ja kuinka riskinarviointia kannattaa kehittää. Väitöskirjatutkimuksessa on erityisesti arvioitu rannikon uhanalaisten lajien ja luontotyyppien palautumiskykyä ja suunniteltu työkaluja riskinhallintaan. Tulokset osoittavat, että todennäköisyyspohjaisten verkkomallien avulla tehty riskinarviointi voi auttaa jäsentämään ongelmia, huomioimaan epävarmuutta ja vakuuttamaan päätöksentekijöitä. Öljyonnettomuusriskien hallintaan tulee luoda uusi viestintäkulttuuri, jossa tutkijat voivat osallistua entistä enemmän torjunnan suunnitteluun. Tämä edistää merkittävästi tietoon perustuvaa päätöksentekoa. Onnettomuusriskiä tulee myös hallita entistä tiukemmilla ja paikallisilla keinoilla. Itämeri on ainutlaatuinen ekosysteemi. Sen pohjoinen sijainti, pieni vesitilavuus, hidas veden vaihtuvuus ja pohjan hapettomuus tekevät alueesta herkän öljyn vaikutuksille. Suomen rannikon mataluus ja saariston rikkonaisuus lisäävät öljyn haitallisia vaikutuksia: matala vesisyvyys lisää eliöiden altistumistodennäköisyyttä ja öljyn pitoisuutta meressä, ja rannikon muoto tekee siitä haasteellisen öljyntorjunnalle. Itämeressä monet lajit elävät sopeutumisensa äärirajoil

Protected areas are a key tool for conserving biodiversity and an increase in their coverage has long been the aim of international conventions and initiatives. With progress to achieve target 11 of the Convention on Biological Diversity of protecting 17 % of terrestrial areas, the focus has now shifted towards assessing the protected area effectiveness in maintaining species or avoiding land conversions. In my doctoral thesis I develop a novel way of assessing PA effectiveness, based on the counterfactual thinking, and use this to link it to different management and ecological factors. I link different aspects of PA effectiveness conceptually to the quality of governance and show how spatial prioritizations can change with the inclusion of these socio-political factors. Using Madagascar as a case study, and in line with other studies elsewhere, I find that the protected area network is effective to some extent in mitigating the pressure of deforestation. I show the importance of considering the temporal dimension of protected area effectiveness measures and how protected area effectiveness changes over time due to increasing or decreasing pressures. These results link directly to considerations of vulnerability and irreplaceability in Systematic conservation planning and I show that accounting for governance factors in a global spatial prioritization analysis change the identification of areas. My thesis shows the relative nature of protected area effectiveness measures and how important it is to get the assessments right, especially because of the massive focus on protected area effectiveness as a panacea to stopping biodiversity declines. Improving protected area effectiveness needs to be linked to governance factors affecting not only the management but also the drivers of threat, something that previous studies have overlooked. With my thesis I make an attempt to bridge the themes of protected area effectiveness, considerations of quality of governance, and how, Grundandet av naturskyddsområden är den ledande strategin för att skydda den biologiska mångfalden både lokalt och globalt. Stora framsteg har gjorts i frågan om att öka naturskyddsområdenas antal och areal och Biodiversitetskonventionens Aichi målsättning att skydda 17 % av jordens terrestra yta ligger inom räckhåll. Detta har gjort att fokus nu har skiftat till att man försöker evaluera naturskyddsområdenas effekt ifråga om att skydda de arter samt naturtyper som finns representerade. Analytiskt utgör detta ett intressant problem inom vetenskapen: det kräver en evaluering av vad som skulle ha hänt, om dessa områden inte grundats: det kontrafaktiska (från engelskans counterfactual). I min doktorsavhandling har vi utvecklat en ny metod för detta. Jag använder denna metod för att evaluera naturskyddsområdeseffektivitet och undersöker förhållandet mellan detta och olika aspekter på naturskyddsområdesledning, förvaltningsfaktorer samt ekologiska faktorer. Konceptuellt utvecklar jag ett ramverk som linkar olika aspekter av naturskyddsområdeseffektivitet till förvaltningens kvalitet (quality of governance) och visar hur spatiala prioriteringar beträffande var naturskyddsområden borde grundas kan ändras då dessa socio-politiska faktorer beaktas. Genom att använda Madagaskar som fallstudie, och i enlighet med andra studier från andra länder, visar mina analyser att nätverket av naturskyddsområden har en effekt, det vill säga de minskar skogsskövlingen inom områdenas gränser. Dock påvisar jag vikten av att beakta den temporala aspekten av effektivitet, och hur den effekt områdena har varierar över tid och i förhållande till ett minskat eller ökat tryck på att skövla skog. Min avhandling påvisar således den relativa karaktären av mått på naturskyddsområdeseffektivitet och hur betydande det är att genomföra dessa bedömningar rätt, samt hur resultaten skall tolkas. Detta framstår för tillfället som ytterst aktuellt på grund av det massiva fokus naturskyddsområdeseffektivitet h

All positive-strand RNA viruses replicate their RNA genomes in close association with cellular membranes. A great variety of cellular membranes are utilized by different viruses and those membranes are extensively modified to support viral replication and to protect the viral RNA from host cell defense mechanisms. Alphaviruses, including Semliki Forest virus (SFV), are positive-strand RNA viruses replicating their RNA on membranes derived from endosomal and lysosomal compartments. SFV induces small invaginations called spherules on plasma membrane and on endosomal membranes. Viral replication complex assembly, spherule formation and initiation of replication are carefully orchestrated events and are guided by specific sequence elements within the genomic RNA as well as by important enzymatic activities of nonstructural proteins (nsPs). The aim of this research was to study in detail how alphavirus replication complexes are assembled and to define the minimum requirements for spherule formation by using a plasmid-derived transreplication system mimicking SFV replication. The role of the genomic RNA in replication was deciphered by using RNA templates, which were either modified or differed in length. Use of RNA templates differing in length clearly showed that they define the spherule diameter suggesting that the template has a significant role in spherule formation. By modifying or deleting specific sequences from the template it was shown that highly conserved RNA elements are important for SFV replication and do not tolerate modifications without compromising replication. Study with the nsPs of SFV showed that the enzymatic activities essential for virus replication are also needed for spherule formation and that enzymes like helicase, protease and polymerase are absolutely essential for replication. Membrane association of the replication complex is also required to establish virus replication in the cells. The work with mutated nonstructural proteins and modifie, Positiivijuosteiset RNA-virukset hyödyntävät isäntäsolun kalvorakenteita kopioidessaan perintöainestaan. Eri virukset käyttävät solun eri kalvorakenteita apuna kopioitumisessa ja samalla muokkaavat niitä lajilleen tyypillisellä tavalla. Muunnellut isäntäsolun kalvorakenteet sekä tukevat viruksen kopioitumistapahtumaa että suojaavat virusta solun puolustusreaktioilta. Alfavirukset, kuten Semliki Forest virus (SFV), lukeutuvat positiivijuosteisiin RNA-viruksiin, ja ne hyödyntävät kopioitumisessaan mm. isäntäsolun endo- ja lysosomaalisia kalvorakenteita. Kopioituessaan SFV muodostaa isäntäsolussa sekä solukalvolle että endosomien kalvoille pieniä pussimaisia kalvokuroumia, joita kutsutaan sferuleiksi. Replikaatiokompleksin kokoaminen, sferulin muodostuminen sekä kopioitumisen käynnistyminen ovat hienovaraisesti säädeltyjä tapahtumia, joihin osallistuvat sekä viruksen RNA:n tietyt konservoituneet alueet, että viruksen replikaatioproteiinit. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli tutkia yksityiskohtaisesti alfavirusten replikaatiokompleksin muodostumisen vaiheita sekä selvittää, mitkä ovat kopioitumisen vähimmäisvaatimukset. Tutkimuksessa käytettiin SFV:n kopioitumista jäljittelevää trans-replikaatiosysteemiä, jossa tarvittavat viruksen replikaatioproteiinit ja RNA-perintöainesta muistuttava RNA-mallijuoste tuotetaan erillisistä plasmideista. RNA-perintöaineksen roolia tutkittiin käyttämällä muunneltuja RNA-mallijuosteita. Käyttämällä eripituisia RNA-mallijuosteita havaitsimme, että juosteen pituus määrittää syntyvän kalvokurouman halkaisijan. Tutkimustulos viittaa siihen, että perintöaineksella on merkittävä rooli viruksen replikaatiokompleksin muodostumisessa. Perintöaineksen sisäiset, konservoituneet alueet osoittautuivat myös erittäin tärkeiksi viruksen kopioitumiselle. Tutkittaessa viruksen replikaatioproteiineja sekä niiden tärkeitä entsymaattisia toimintoja kävi ilmi, että viruksen kopioitumisen kannalta välttämättömät entsyymaattiset aktiivisuudet ovat välttämättöm

Abnormal regulation of various posttranslational modifications (PTMs) of microtubule- associated protein tau induce its self-aggregation, which is a hallmark pathophysiological process of neurodegenerative diseases (NDDs) collectively called as tauopathies including Alzheimer s disease (AD) and frontotemporal dementia. Increased tau phosphorylation is a key PTM in conversion of tau into more toxic species in cells, which is regulated by interactions of various protein kinases and phosphatases. However, the exact mechanism(s) of how various combinatory PTMs affect aggregation and cell-to-cell propagation of tau are poorly understood. We developed a novel live cell reporter system based on protein-fragment complementation assay (PCA) and studied dynamic protein- protein interactions of tau in native cellular environment. The PCA was further validated on investigating cellular secretion and uptake of tau in live cells. A proof-of-concept screen was performed using PCA platform revealed several GABAA receptor activators that altered the interaction of tau-Pin1. Pin1 act as a critical facilitator of tau dephosphorylation by catalyzing the isomerization of cis/trans peptidyl-prolyl bond at phosphorylated Thr231-Pro motif of tau. Additionally, we showed that screen-identified GABAA receptor modulators increased tau phosphorylation at the AT8 phosphoepitope in cultures of mature primary cortical neurons and remained at elevated level 24 h after washout of the drugs. Mechanistic studies suggested that enhanced GABAA receptor- induced tau phosphorylation was associated with decreased interaction of tau and protein phosphatase 2A (PP2A) without any reduction in enzymatic activity of PP2A and involved CDK5 kinase. Furthermore, the assessment of expression and splicing status of late-onset AD (LOAD) susceptibility genes in our neuropathologically validated AD cohort of post mortem brain samples revealed increased expression of MS4A6A and decreased expression of FRMD4A in regards, Erilaisten translaation jälkeisten mekanismien epänormaali säätely indusoi mikrotubulus-assosioituneen tau-proteiinin agregoitumista, joka on tunnusomainen patofysiologinen prosessi esimerkiksi Alzheimerin taudissa (AT) ja frontotemporaalisessa dementiassa, sekä useissa muissa yhteisesti tauopatioiksi kutsutuissa hermostorappeumasairauksissa. Lisääntynyt taun fosforylaatio, jota säätelee vuorovaikutus proteiinikinaasien ja -fosfataasien kanssa, on yksi tärkeimmistä translaation jälkeisistä mekanismeista taun muuttumisessa toksisempaan muotoon soluissa. Erilaisten translaation jälkeisten mekanismien yhteisvaikutuksien yksityiskohtaiset mekanismit taun agregaatioon ja solujen väliseen leviämiseen ovat kuitenkin huonosti tunnettuja. Kehitimme uuden, proteiinfragmentti komplementaatioon pohjautuvan reportteri assay-menetelmän (PKA), jonka avulla tutkimme dynaamisia proteiini-proteiini vuorovaikutuksia solujen luonnollisessa ympäristössä. PKA-menetelmä validoitiin lisäksi tutkiaksemme taun sekreetioa sekä soluunottoa elävissä soluissa. Kehittämämme menetelmän validointiseulonta (lääkeaineseulonta) paljasti useita GABAA -reseptoriaktivaattoreita, jotka muuttivat taun ja Pin1:n välistä vuorovaikutusta. Pin1 proteiini säätelee kriittisesti taun defosforylaatiota katalysoimalla cis/trans peptidyyli-prolyyli sidoksen isomerisaation taun ollessa treoniini231-proliini fosforyloitunut. Validointiseulonnassa identifioitujen GABAA -reseptorimodulaattoreiden havaittiin lisäksi lisäävän taun fosforylaatiota AT8-fosfoepitoopissa rotan aivokuoresta eristetyillä primäärineuroneilla, joka pysyi koholla ainakin 24 tuntia lääkeaineiden poistamisen jälkeen. Mekanistiset jatkotutkimukset viittasivat siihen, että lisääntynyt GABAA -reseptorien indusoima taun fosforylaatio liittyi sekä vähentyneeseen taun ja proteiinifosfataasi 2A:n (PP2A) väliseen vuorovaikutukseen kuitenkaan vaikuttamatta PP2A:n entsymaattiseen aktiivisuuteen, että proteiinikinaasi CDK5:n osallisuuteen prosessissa. Tutkitta

Ihmistoiminta muuttaa elinympäristöjä maailmanlaajuisesti. Vaikutukset näkyvät niin yksittäisten lajien populaatioissa, lajien välisissä vuorovaikutuksissa kuin kokonaisten ekosysteemien toiminnassakin. Monimutkaisuutensa ja vaikean havainnoitavuutensa takia lajien väliset vuorovaikutukset ja erityisesti niiden yhteys ekosysteemien toimintaan tunnetaan osin huonosti. Ympäristömuutoksista ilmaston lämpeneminen vaikuttaa erityisen voimakkaasti arktisella alueella. Muuttuva ja yksinkertainen arktinen eliöyhteisö tarjoaakin loistavan malliekosysteemin lajien välisten vuorovaikutusten havainnoimiselle ja niiden rakenteen mallintamiselle. Tässä tutkielmassa selvitän pölyttäjäyhteisön rakennetta ja toimintaa yhden kasvilajin, lapinvuokon Dryas octopetala × integrifolia, pöly-tyksessä. Lapinvuokko on runsain kukkakasvi monilla pohjoisilla alueilla, ja sitä voidaankin pitää avainlajina paikallisissa pölytysyhteisöissä. Liittääkseni pölyttäjäyhteisön rakenteen lapinvuokon siementuotannon onnistumiseen havainnoin lapinvuokon pölyttäjäyhteisön vaihtelua tilassa ja ajassa. Tähän käytin kukanmuotoisia liimapahvista valmistettuja pyydyksiä. Tein liimakukkapyyntejä 21 koealalla Zackenbergin laaksossa Grönlannissa. Tutkin koealoilla lisäksi lapinvuokon siementuotantoa. Tutkimuksessani havaitsin, että lapinvuokon kukinnan ajoittumisessa on suurta alueellista vaihtelua. Ensimmäiset kukat puhkeavat heti pälvien ilmestyessä ja viimeisten yksilöiden kukinta alkaa vasta juuri ennen ensilumia. Myös lapinvuokon siementuotannon onnistuminen vaihtelee paljon (12,7 52,7 % kukista) alueellisesti. Alueellinen vaihtelu siementuotannon onnistumisessa johtuu osittain ympäristöolosuhteista, mutta myös pölyttäjäyhteisöllä on selvä vaikutuksensa. Lapinvuokolla tapahtuu itse- ja tuulipölytystä (8,6 % onnistuneesta siementuotannosta), mutta pölyttäjien läsnä ollessa siementuotanto on moninkertainen (33,7 %). Tutkimusalueellani Zackenbergissa maailmanlaajuisesti tärkeimmät pölyttäjät, mesipistiäiset, puu

Forest certification has been used as a tool to promote forestry responsibility towards sustainable forest management. Forest Stewardship Council (FSC) is one of the certification systems that is well recognised in Europe. Nevertheless, compared to other European countries, the number of FSC chain of custody (CoC) certifications in Finland is relatively low. Semi-structured interviews were conducted with six FSC CoC certified companies to explore their experiences towards implementing and maintaining the system in their companies. The sample group was comprised of wood and paper product industries in manufacturing and trading sectors. Thematic analysis of the interviews revealed the challenges companies encountered. The results indicated that there were eight types of challenges, including three internal and five external ones, hindering the development of FSC CoC certification in Finland. Internal challenges included competence, financial resources, and a lack of motivation to change. External challenges included insufficient marketing and demand, uncertain cost benefit, keen competitor programmes, limited supply, and long trademark approval time. Meanwhile, the relevant solutions these companies adopted to deal with the challenges were discussed. Since external challenges out-numbered internal ones, it seemed that certified companies are not able to tackle the existing challenges alone. Joint-effort among other actors in the forestry sector, for instance, the national authority, FSC national office, certification bodies are essential to influence the rate of certification uptake. Furthermore, participants discussed about the future development of FSC CoC certification system in Finland. Interviewees believed that the enactment of the EU Timber Regulation (EUTR) and the introduction of forest certification into national public procurement policy could positively impact the development of the system. The results of this study could be used as a reference for potenti

Viime vuosikymmeninä tiedonalakohtaista oppimista on tutkittu paljon käsitteellisen muutoksen näkökulmasta. Käsitteellinen muutos tarkoittaa oppijan tietorakenteiden muuttumista tai jäsentymistä virheellisistä kohti tieteellistä mallia. Käsitteellisen muutoksen teorioiden mukaan oppijoiden aikaisempien virhekäsitysten tunteminen ja huomioiminen on keskeistä oppimisen ja opetuksen onnistumisen kannalta. Tässä tutkimuksessa selvitettiin biologian yliopisto-opiskelijoiden fotosynteesiin liittyviä virhekäsityksiä, niiden muuttumista opetustekstin lukemisen seurauksena sekä biologian pääaineopiskelijoiden ja sivuaineopiskelijoiden virhekäsitysten eroja. Suomalaisten opiskelijoiden virhekäsityksiä on aiemmin tutkittu niukasti. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää virhekäsityksiä suomalaisten opetussuunnitelmien mukaan opiskelleilta opiskelijoilta sekä selvittää virhekäsitysten yksityiskohtaista muuttumista käsitteellisen muutoksen näkökulmasta. Tutkimuksen aineistona oli yliopiston biologian peruskurssin opiskelijoiden (n=171) vastaukset fotosynteesiä ja sen ekologista merkitystä koskeviin avoimiin kysymyksiin. Opiskelijat vastasivat kysymyksiin ennen opetustekstin lukemista, heti opetustekstin lukemisen jälkeen sekä kaksi viikkoa lukemisen jälkeen. Aineisto analysoitiin laadullisin menetelmin kuvaamalla, tyypittelemällä ja tulkitsemalla havaittuja virhekäsityksiä. Virhekäsitysten tulkinnassa hyödynnettiin tiedon ja ajattelutaitojen tasojen luokittelua. Opiskelijoilla havaittiin yhteensä 58 fotosynteesiä koskevaa selkeästi virheellistä käsitystä ja 14 puutteellista tai epämääräistä käsitystä. Virhekäsitykset liittyivät fotosynteesireaktioon, kasvien rakenteisiin, kasvin energiatalouteen ja fotosynteesin ekologiseen merkitykseen. Lähes kaikki virhekäsitykset ja puutteelliset käsitykset olivat yleisempiä biologian sivuaineopiskelijoilla kuin pääaineopiskelijoilla. Virhekäsitykset vähenivät opetustekstin lukemisen seurauksena, ja monimutkaisempia tiedon ja ajattelutai

Northern aapa mires are important carbon sinks. Their CO2 exchange with the atmosphere is based on plant photosynthesis and respiration, and the decomposition of peat and other dead organic matter by microbial activity. The photosynthetic efficiency of plants depends on environmental factors and the amount and development of plant leaf area and biomass. There is not much research on the leaf area index and biomass of plants on aapa mires which makes them an interesting and important subject of research. This study investigated plant community composition, development and their effect on CO2 exchange at a northern aapa mire in Finland. The purpose of this study was to survey the biomass and leaf area index of plants within mire types and determine how they, together with water level and microbial activity, and explain the CO2 exchange between the mire and atmosphere. Another aim of this study was to construct regression models for predicting biomass and leaf area index using the plants height and coverage data. The study was conducted in summer 2014 at Halssiaapa, an aapa mire in Sodankylä. The mire was divided into oligotrophic, mesotrophic and eutrophic hummocks, lawns and hollows. The plant community species, their height and coverage were determined in early June, mid-July and mid-August. Moreover, the growth of plant groups was monitored weekly at 16 inventory squares between 6th June and 18th August. Biomass and leaf area samples were collected from different mire types in mid-July, and by the use of regression analysis, two equations were modelled for each plant group, one for predicting biomass and another for predicting leaf area index. The equations were used for predicting biomass and leaf area index for plant groups and mire types based on early June and mid-August data, and the weekly inventory squares. CO2 exchange, and factors controlling it, were measured via an eddy covariance method (measures exchange at ecosystem scale), and a closed chamber method, Aapasuot ovat tärkeitä hiilinieluja, joiden hiilidioksidin vaihto suon ja ilmakehän välillä perustuu kasvien yhteyttämiseen ja hengitykseen sekä turpeen ja muun kuolleen orgaanisen aineksen hajoamiseen mikrobitoiminnan seurauksena. Kasvien yhteyttämistehoon vaikuttavat paitsi ympäristötekijät myös kasvien lehtipinta-ala ja biomassa sekä niiden kehitys. Aapasoiden kasvien kehitystä eli fenologiaa ja funktionaalisten ryhmien biomassaa sekä lehtialaindeksiä on tutkittu melko vähän Suomessa, mikä tekee niistä mielenkiintoisen ja tärkeän tutkimuskohteen. Tässä työssä tutkittiin aapasuon kasviyhteisöjen lajistoa, kehitystä ja näiden vaikutusta hiilidioksidivaihtoon suon ja ilmakehän välillä. Työn tarkoituksena oli mitata kasvien ja suotyyppien biomassaa ja lehtialaindeksiä sekä selvittää, miten ne yhdessä vedenpinnan korkeuden ja turpeen hajottajien kanssa selittävät suon hiilidioksidin vaihtoa. Yksi tutkimuksen tavoitteista oli myös rakentaa regressiomallit biomassa- ja lehtialaindeksinäyteaineiston pohjalta. Mallien avulla voidaan ennustaa kasviryhmien biomassa ja lehtialaindeksi pelkästään pituus- ja peittävyystietojen avulla. Aineisto kerättiin kesällä 2014 Sodankylän Halssiaavalta, jonka suotyypit jaettiin ravinteisuus- ja märkyystason mukaan oligotrofisiin, mesotrofisiin ja eutrofisiin jänteisiin, välipintoihin ja rimpiin. Suotyyppien kasviyhteisökoostumusta selvitettiin kasviryhmien peittävyys- ja pituuskartoituksilla alku-, keski- ja loppukesällä. Lisäksi kasviryhmien kasvua seurattiin 16 tehoseurantaruudulla viikoittain ajanjaksolla 6.6.-18.8. Biomassa- ja lehtialaindeksinäytteet kerättiin eri suotyypeiltä heinäkuun puolivälissä ja regressioanalyysin avulla mallinnettiin jokaiselle kasviryhmälle kaksi yhtälöä: yhden, joka selitti biomassaa ja toisen, joka selitti lehtipinta-alaa. Mallien avulla ennustettiin biomassan ja lehtialaindeksin arvot alku- ja loppukesälle sekä tehoseurantaruuduille hyödyntäen eri ajankohdilta kerättyä kasviryhmien pituus- ja peittävyysai

Tutkielman tavoitteena oli laatia todennäköisyyspohjainen kanta-arviomalli merivaelteisen taimenen (Salmo trutta L.) juveniili vaiheen populaatiodynamiikan kuvaamiseksi. Mallin tarkoituksena on kuvata taimenen jokipoikasvaihe kuoriutumisesta merivaellukselle lähtöön tai sukukypsyyteen saakka, tiivistämällä saatavilla oleva tieto taimenen ekologiasta populaatioparametreiksi. Näitä parametreja olivat ikäryhmäkohtainen selviytymisen todennäköisyys ja ikäryhmäkohtainen syönnösvaellukselle lähdön todennäköisyys. Epävarmuuden huomioimiseksi mallin parametrien kuvaamiseen käytettiin todennäköisyysjakaumia. Ikäryhmäkohtainen syönnösvaellukselle lähdön todennäköisyys kuvattiin käyttämällä käyräfunktiota, jonka parametrit liitettiin aikaisemmin julkaistuihin aineistoihin taimenen keskimääräisen vaellusiän vaihtelusta leveyspiirin mukaan. Mallin muiden parametrien odotusarvojen asettaminen ja mallin rakenteen laatiminen perustui asiantuntija-arvioihin ja aikaisemmin julkaistuun taimenta tai sen sukulaislajeja koskevaan tutkimustietoon. Mallissa käytettyjen parametrien posteriorijakaumat ratkaistiin käyttämällä Markov chain Monte Carlo (MCMC) simulointia. MCMC simuloinnin toimivuus tarkastettiin käyttämällä keinotekoisesti tuotettua havaintoaineistoa. Mallin yhteensopivuutta todellisiin havaintoaineistoihin tutkittiin sovittamalla malli kahdesta Suomenlahteen laskevasta joesta kerättyyn sähkökoekalastus ja vaelluspoikaspyyntiaineistoon. Viron puoleisen Pirita joen aineisto koostui vuosien 2005 2013 sähkökoekalastusaineistosta ja vuosien 2006 2014 vaelluspoikaspyyntiaineistosta. Suomen puoleisen Ingarskilan joen aineisto koostui vuosien 2009 2013 sähkökoekalastusaineistosta ja vuosien 2012 ja 2013 vaelluspoikaspyyntiaineistosta. Molempien jokien aineistojen, sekä kirjallisuudesta kerätyn 41 muun joen vaelluspoikasten keskimääräisistä i'istä koostuva aineiston analysointi toteutettiin samanaikaisesti hierarkkisena meta-analyysina. Mallin sovituksen yhteydessä havaittiin, että mal

Sex chromosomes are involved in several fundamental biological processes such as sex determination, sexual selection and dimorphism, as well as speciation. Structurally distinct sex chromosomes have evolved multiple times independently in various taxa, and different sex determination and sex chromosome systems are often found in closely related species of non-mammalian vertebrates. While the evolution of heteromorphic sex chromosomes from an ordinary pair of autosomes that obtain a sex-determining role has been hypothesized, the exact process and mechanisms of sex chromosome differentiation are not well understood. The restriction of recombination is known to be a crucial step in the process of sex chromosome evolution, and two main models have been proposed to explain the process of recombination suppression: (1) the gradual reduction of cross-overs driven by genetic modifiers of recombination rates, and (2) a stepwise model based on chromosomal rearrangements, such as inversions. It has been hypothesized that chromosomal transitions are connected with the formation of new species. However, it is unknown whether such transitions lead to, or result from, the restriction of genetic exchange between groups that ultimately results in speciation. Sex chromosomes may have a substantial role in speciation by contributing to reproductive isolation between different taxa, particularly through hybrid sterility. Sex chromosomes are a plausible source of the effects of Haldane s rule one the most consistent rules of evolutionary biology which states that the heterogametic sex (XY or ZW) is more likely to exhibit hybrid incompatibility than the homogametic sex. Furthermore, genetic factors associated with reproductive isolation are often located on sex chromosomes. In this thesis I have investigated the molecular evolution of sex chromosomes specifically the molecular process of recombination suppression and sex chromosome differentiation and the role of sex chromosomes in spec, Sukupuolikromosomeilla ja niiden geneettisillä ominaispiirteillä on tärkeä rooli useissa keskeisissä biologian prosesseissa, kuten sukupuolen määräytymisessä, seksuaalivalinnassa, sukupuolidimorfian evoluutiossa sekä lajiutumisessa. Rakenteeltaan tunnistettavat sukupuolikromosomit ovat syntyneet evoluution myötä useita kertoja eri eliöryhmissä. Kalojen, sammakkoeläinten, lintujen ja matelijoiden luokissa jopa läheiset sukulaislajit voivat erota toisistaan sukupuolen määräytymismekanismin ja sukupuolikromosomiensa rakenteen suhteen. Heteromorfiset X ja Y (tai Z ja W) kromosomomit saavat alkunsa, kun tavalliset autosomit omaksuvat sukupuolta määrittävän roolin. Se, miten sukupuolikromosomien geneettinen eriytyminen tarkalleen tapahtuu, ei kuitenkaan ole selvää. Tärkeä tekijä eriytymisprosessissa on ns. proto-sukupuolikromosomien välisen rekombinaation estyminen. Rekombinaation estyminen voi edetä graduaalisesti tai kromosomaalisten uudelleenjärjestäytymisten, kuten inversioiden vaikutuksesta. On esitetty hypoteeseja siitä, miten rakenteelliset muutokset ja populaatioiden väliset erot sukupuolikromosomeissa voivat olla yhteydessä uusien lajien muodostumiseen. Ei kuitenkaan ole varmaa, ovatko sukupuolikromosomeissa tapahtuvat muutokset risteytyvien populaatioiden välisen geenivirran ehtymisen ja siitä seuraavan geneettisen eriytymisen ja lajiutumisen syy vai seuraus. Sukupuolikromosomit ovat yhteydessä lisääntymisisolaation, erityisesti hybridien steriiliyteen. Usein steriili sukupuoli on heterogameettinen, XY tai ZW. Lisääntymisisolaatioon vaikuttavat geneettiset tekijät sijaitsevat usein sukupuolikromosomeissa. Väitöskirjassani olen tutkinut sukupuolikromosomien molekylaarista evoluutiota erityisesti rekombinaation estymisen ja sukupuolikromosomien geneettisen eriytymisen prosessia sekä sukupuolikromosomien roolia lajiutumisessa. Mallilajeina olen käyttänyt kahta piikkikalalajia, kolmipiikkiä ja kymmenpiikkiä. Useita geneettisiä analyysimenetelmiä hyödyntäen olen kart

In this thesis I combined perspectives from urban forest ecology, environmental psychology and empirical aesthetics to determine whether ecologically beneficial urban forest planning and management can also be experientially good. The thesis consists of four interrelated papers, three of which are empirical research papers and the fourth a theoretical review article. All empirical work was performed in boreal forests in Helsinki, the capital of Finland. In the ecological part of the thesis I concentrated on studying planning and management options that contribute to the ecological quality of urban forests, especially tree regeneration and biodiversity, as well as the vitality of native forest species. Previous studies have shown that urbanization, increasing edge effects as a result of forest fragmentation, and intensive recreational use affect the ecological quality of forests negatively. These negative effects can be reduced by keeping forest patches large enough to provide habitats for forest species, and maintaining the forest edge vegetation dense and multilayered to reduce edge effects. Furthermore, leaving natural barriers, e.g. decaying logs, on the forest floor to guide people's movement and to restrict intensive trampling, are likely to be ecologically sound options. In the first empirical paper, I introduced a new ecological forest management option called sheltering group . It is a thicket of saplings occurring in forests that suffer from heavy wear, which can be used as a barrier against trampling to provide safe regeneration microsites for other saplings and forest vegetation. Ecological forest management options may not always be favored in urban forest planning and management because they are generally thought to affect people s recreational, e.g. restorative and aesthetic, experiences negatively. In this thesis I examined whether this assumption is supported when people are taken into forests and their multisensory experiences investigated on-site., Kaupunkimetsät ovat tärkeitä paitsi ekologisesti myös virkistyksellisesti, mutta aina ei ole päivän selvää, voiko ekologista ja virkistyksellistä laatua edistää samanaikaisesti. Ekologisesti hyvät ratkaisut, esimerkiksi tiheä puusto tai lahopuu herättävät metsänhoidon suunnittelussa ajoittain kiivaitakin keskusteluja puolesta ja vastaan. Tässä väitöskirjassa selvitin, voiko kaupunkimetsiä suunnitella ja hoitaa niin, että ne olisivat sekä ekologisesti että kokemuksellisesti laadukkaita. Kaupungistumisen on todettu vaikuttavan metsien ekologiaan monin tavoin, mutta vaikutuksia voi haluttaessa lieventää tietyin ratkaisuin. Esimerkiksi metsien pirstoutumisen seurauksena lisääntyvä reunavaikutus muuttaa metsäkasvillisuutta, mutta reunavaikutusta voi pienentää säilyttämällä metsälaikut tarpeeksi suurina tai pitämällä metsänreunan puusto tiheänä ja monikerroksisena. Asukasmäärän kasvaessa ulkoilusta johtuva tallaus usein lisääntyy ja paikoin metsän aluskasvillisuus voi kulua lähes olemattomiin. On ajateltu, että tätä kulumista voisi vähentää mm. jättämällä maahan kulkua ohjaavia esteitä, kuten puunrunkoja tai pieniä tiheikköjä. Väitöskirjani ensimmäisessä osassa esittelen uuden kulunohjauskeinon, suojatiheikön , joka on pienialainen rykelmä puiden taimia tai pieniä puita. Suojatiheiköistä näyttäisi olevan hyötyä etenkin erittäin tallatuissa kaupunkimetsissä, joissa ne antavat suojaa sekä suotuisan paikan taimille ja mahdollisesti myös muulle kasvillisuudelle uusiutua ja kasvaa suojassa ihmisten tallaukselta. Väitöskirjani seuraavissa osissa selvitin, voivatko tietyt ekologiset ratkaisut olla myös kokemuksellisesti hyviä. Tutkin kahta kokemustyyppiä: stressistä elpymistä ja esteettistä kokemusta. Koska halusin selvittää ihmisten moniaistisia kokemuksia, kyselytutkimukset tehtiin paikan päällä kaupunkimetsissä, joissa virkistyskokemukset todellisuudessakin tapahtuvat. Ensiksi osoitin, että vastaajien kokema elpyminen oli merkittävästi parempi metsien sisäosissa, missä metsäk

Mineral concretions or nodules are found from the Oceans, lakes and in soils. Their element content has been studied well due to possible commercial use, but interest in their bacterial communities has risen due to environmental implications. Iron manganese (Fe Mn) concretions cover vast bottom areas in the Gulf of Bothnia and the Gulf of Finland (GoF). These mineral precipitates sequester several times higher amounts of Fe, Mn, phosphorus (P) and arsenic (As) than the surrounding sediment. Despite their large occurrence, the environmental significance of the concretion bottoms has been a somewhat understudied issue. The aim of the present study was to investigate the bacterial community structure, and possible microbial contributions to the formation and decay of concretions in the Baltic Sea. The further aim was to study how concretions respond to different environmental stresses, such as anoxia and crude oil contamination, which the concretions may encounter in GoF bottoms. The methods used were determination of solid and dissolved Fe, Mn, P and As during microcosm incubations under oxidising or reducing conditions, also with crude oil and 14C naphthalene added. Bacterial community structure was studied by cloning and sequencing taxonomic marker gene (partial 16S rRNA gene), and quantification of polycyclic aromatic hydrocarbon degradation (PAH RHDα) gene copy number. Morphologically and taxonomically diverse bacteria colonise both the pitted surface and the porous interior of spherical concretions. Half of the population was affiliated to uncultured Proteobacteria, and one third was unclassified bacteria. Concretion bacteria populations appeared typical for this habitat. Bacteria may significantly affect the formation of the concretions in the GoF, because known Mn oxidising bacteria were enriched in Mn2+ containing liquid and semi solid media. The Fe2+ oxygen gradient favoured the enrichment of species which are known to reduce Fe and to degrade petroleum hydro, Konkretiot (myös nk. nodulit) ovat mineraalisaostumia, joita esiintyy merien ja järvien pohjilla sekä maassa. Konkretioiden alkuainekoostumusta on tutkittu paljon niistä mahdollisesti saatavan raaka aineen takia. Kiinnostus konkretioiden mikrobiyhteisöjä kohtaan on myös kasvanut arvioitaessa konkretioiden merkitystä ympäristössään. Rauta mangaanikonkretioita (Fe Mn) löytyy laajoilta alueilta Pohjan ja Suomenlahden pohjilta, joissa niihin on saostunut huomattavasti suurempia määriä rautaa, mangaania, fosforia (P) ja arseenia (As) kuin ympäröivään sedimenttiin. Laajuudestaan huolimatta konkretiopohjien merkitystä ympäristölleen on tutkittu vähän. Tämän työn tarkoitus oli tutkia konkretioiden bakteeriyhteisöjen rakennetta ja mikrobien vaikutusta konkretioiden muodostumiseen ja hajoamiseen Itämeressä. Tutkittiin myös kuinka erilaiset ympäristön stressitekijät, kuten hapettomuus ja raakaöljyllä saastuminen, voivat vaikuttaa konkretiopohjiin Suomenlahdella. Konkretioista määritettiin niiden Fe, Mn, P ja As pitoisuudet. Mitattiin myös kuinka paljon ja miten nopeasti määritetyt aineet liukenivat konkretioista eri koeolosuhteissa. Konkretionäytteitä inkuboitiin mikrokosmoksissa hapellisissa ja hapettomissa olosuhteissa, myös raakaöljyn ja radioisotoopilla leimatun 14C naftaliinin kanssa. Bakteeriyhteisöjä tutkittiin kloonaamalla ja sekvensoimalla bakteereille spesifejä 16S rRNA geenejä, joiden vastaavuutta verrattiin sekvensseihin kansainvälisissä tietokannoissa. Bakteerien geneettistä potentiaalia hajottaa polyaromaattisia hiilivetyjä (PAH) tutkittiin mittaamalla PAH RHDα geenin lukumäärää kvantitatiivisella PCR menetelmällä. Monimuotoinen bakteerilajisto elää pallomaisten konkretioiden röpelöisellä pinnalla ja huokoisessa sisuksessa. Puolet lajistosta voitiin luokitella kuuluvaksi Proteobakteereihin mutta kolmasosa bakteerilajeista oli tuntemattomia. Konkretioiden bakteeriyhteisö ilmeni olevan tälle habitaatille tyypillinen (ekotyyppi). Lähimmät vastaavuudet sekvenssitieto

An essential transcription factor Serum response factor (SRF) and its co-activators, Myocardin related transcription factors (MRTFs) regulate the expression of many target genes required for normal growth and actin cytoskeleton regulation. MKL1 (also known as MRTF-A and MAL) is one family member of MRTFs and mediates the signals from the cytoplasm to the nuclear SRF in response to changes in actin dynamics. Although it is well established that actin regulates nucleo-cytoplasmic shuttling of MKL1, the molecular mechanism of this regulation has not been characterized. Therefore the aim of this thesis was to reveal the mechanisms of MKL1 nuclear import. RNA interference (RNAi) screen identified two proteins as putative proteins mediating MKL1 nuclear localization: Importin-β (Ipoβ), which is the main import receptor in cells, and mRNA export factor Ddx19. The main purpose of this study was to confirm the hits from the RNAi screen and assess their specificity in regulating MKL1 localization. This work revealed that both Ipoβ and Ddx19 are specific and necessary factors for MKL1 nuclear import and thus required for SRF activation. We show that Ipoβ together with its adaptor protein Importin-α (Ipoα), binds to a bipartite nuclear localization signal (NLS) of MKL1, which is located in the actin-binding RPEL repeat and composed of two basic elements. Furthermore, the biochemical assays demonstrate that actin competes with Ipoα/Ipoβ heterodimer for access to the MKL1 NLS, thus explaining the inhibitory effect that actin binding has on MKL1 nuclear localization. By using advanced microscopy techniques, we show that Ddx19 adds an additional regulatory step for MKL1 nuclear import by modulating the conformation of MKL1, which affects its interaction with Ipoβ for efficient nuclear import. The ATPase cycle of Ddx19, which is crucial for its role in mRNA export, is not required in MKL1 nuclear import. In contrast, the RNA-binding activity of Ddx19 seems to be required. My work th, Seerumi responsiivinen faktori (SRF) on välttämätön transkriptiotekijä, joka yhdessä ko-aktivaattoreidensa kanssa säätelee monia solun normaaliin kasvuun sekä aktiinitukirangan säätelyyn tarvittavien proteiinien ilmentymistä. MKL1 (tunnetaan myös nimellä MRTF-A tai MAL) on monomeerista aktiinia (G-aktiini) sitova SRF:n koaktivaattori. Vasteena aktiinin polymerisaatiolle MKL1 kulkeutuu solun sytoplasmasta tumaan, jossa se yhdessä SRF:n kanssa aktivoi kohdegeenien transkriptiota. Aktiini on tärkeässä roolissa MKL1:n lokalisaation ja aktiivisuuden säätelijänä. MKL1 on suhteellisen suuri proteiini, joten sen kulkeutuminen tumaan täytyy tapahtua aktiivisesti. Vielä ei kuitenkaan tiedetä, miten ja mitkä proteiinin huolehtivat MKL1:n kuljetuksesta tumaan. Tämän asian selvittämiseksi seulottiin 80 tumakuljetukseen osallistuvaa proteiinia RNA-interferenssi (RNAi) menetelmää hyödyntäen. Seulonnan tuloksena löydettiin kaksi mahdollista MKL1:n lokalisaation säätelyyn osallistuvaa proteiinia: Importiini-β (Ipo-β), joka on hyvin yleinen kuljetusproteiini soluissa, sekä RNA-helikaasi Ddx19, joka osallistuu lähetti-RNA:n kuljetukseen ulos tumasta. Tämän työn pääasiallisena tarkoituksena oli varmistaa näiden proteiinien osallisuus MKL1:n lokalisaation säätelyssä. Tuloksemme osoittavat, että molemmat proteiinit, Ipo-β ja Ddx19, ovat tarpeellisia ja spesifisiä proteiineja MKL1:n kuljetuksessa tumaan ja näin ollen myös tärkeitä SRF:n aktiivisuuden säätelijöitä. Ipo-β yhdessä adaptoriproteiininsa Importiini-α:n (Ipo-α) kanssa tunnistaa MKL1:n N-terminaalisessa RPEL toistojaksossa sijaitsevan kaksiosaisen tumalokalisaatiosignaalin ja sitoutuu tähän. RPEL toistojakso voi sitoa myös aktiinia ja biokemialliset kokeemme osoittavatkin, että aktiini kilpailee Ipo-α/Ipo-β-heterodimeerin kanssa sitoutumisesta MKL1:n RPEL toistojaksoon. Hyödyntämällä edistyneitä mikroskooppitekniikoita, osoitamme, että Ddx19 osallistuu MKL1:n tumakuljetukseen muuntamalla MKL1:n konformaatiota, joka vaikuttaa MKL1

Both the ability to gain a high dominance status and having an efficient immune defence are favourable qualities that typically increase fitness in social and host-parasite interactions. Individuals with a high dominance status are predicted to gain fitness-related benefits from prior access to limited, defensible resources, such as food and matings. Immune defence mechanisms, on the other hand, have evolved to minimize the fitness costs of parasitic infections. The relative significance of a high dominance status and strong immune defence for individual fitness is, however, affected by the quality of the environment. The aim of this thesis is to improve the understanding of environmentally determined variation in dominance status, immune defence and their consequences for individual fitness. I use the native noble crayfish (Astacus astacus), the invasive signal crayfish (Pacifastacus leniusculus) and the highly virulent, invasive Aphanomyces astaci, the causative agent of the crayfish plague, as my study models. I first experimentally test theoretical predictions on how major ecological factors, including food availability, predation risk and population density, influence behavioural decision-making in fight contests, especially with regard to the maintenance of dominance hierarchies between size-matched crayfish. Using natural noble crayfish subpopulations with different crayfish plague history, I then explore whether variation in immune defence and crayfish plague resistance is potentially explained by local adaptation to the disease, or alternatively by geographical divergence. By keeping noble crayfish experimentally under constant environmental conditions, I finally determine whether seasonal variation in immune defence is endogenously regulated. My results show that individuals that had achieved dominant status in non-resource fight contests have an advantage in monopolising a limited, defendable food resource in a future contest. Furthermore, I find evidence, Korkea dominanssistatus sekä tehokas immuunipuolustus ovat ominaisuuksia, jotka tyypillisesti parantavat yksilön kelpoisuutta sosiaalisissa tilanteissa ja isäntä-loissuhteissa. Teoria ennustaa, että yksilöt joilla on korkea dominanssistatus pääsevät paremmin käsiksi kelpoisuutta lisääviin, rajallisiin ja puolustettaviin resursseihin, kuten ruokaan ja parittelukumppaneihin. Toisaalta, immuunipuolustuksen mekanismien ajatellaan kehittyneen pienentämään loisinfektioiden kustannuksia. Korkean dominanssistatuksen ja tehokkaan immuunipuolustuksen suhteellinen merkitys yksilön kelpoisuuteen riippuu ympäristön laadusta. Väitöskirjani tavoitteena on parantaa ymmärrystä siitä, miten ympäristö vaikuttaa dominanssistatuksessa ja immuunipuolustuksessa havaittavaan vaihteluun, ja näiden piirteiden vaikutuksiin yksilön kelpoisuudelle. Työssäni käytän Suomen luontoon kuuluvaa alkuperäislajia, jokirapua (Astacus astacus), sekä vieraslajia, täplärapua (Pacifastacus lenisculus), ja hyvin virulenttia rapuruttoa aiheuttavaa oomykeettiä (Aphanomyces astaci). Ensimmäiseksi testaan teorioita siitä, miten ekologiset tekijät (esim. ravinnon saatavuus, saalistusriski, populaatiotiheys) vaikuttavat yksilön päätöksentekoon taistelutilanteissa, etenkin suhteessa dominanssihierarkioiden säilyvyyteen silloin, kun vastustajat ovat samankokoisia. Toiseksi tutkin rapuruttohistorialtaan eroavilla jokiravun luonnonpopulaatioilla, voiko immuunipuolustuksessa ja rapuruton vastustamisessa olevaa variaatiota selittää paikallisella sopeutumisella tautia vastaan tai maantieteellisillä eroavaisuuksilla. Pitämällä jokirapuja kontrolloidussa ympäristössä selvitin onko kausiluonteinen vaihtelevuus immuunipuolustuksessa sisäisen kellon säätelemää. Tulokseni osoittavat, että yksilöt, jotka saavuttivat korkeamman dominanssistatuksen taisteluissa ilman resurssia, pystyivät monopolisoimaan rajoitetun, puolustettavan resurssin seuraavissa taisteluissa. Lisäksi osoitin, että populaatiotiheyden kasvaessa erot resurssien

Atherosclerosis is the underlying cause of myocardial infarction and stroke, the leading causes of death worldwide. It is a complex multifactorial disease closely linked with obesity, type II diabetes, and metabolic syndrome and, together, these conditions comprise the global epidemic of metabolic disorders that are becoming more and more prevalent, affecting adults and children alike. Atherosclerosis affects the large arteries that gradully loose their normal structure and function via a degenerative process involving lipid accumulation and chronic inflammation in the arterial wall. The lipid accumulation is driven by high circulating levels of cholesterol-carrying low density lipoproteins that become trapped and modified in the arterial wall. This causes an inflammatory reaction characterized by abundant immune cell infiltrates, mainly monocyte-derived macrophages. The macrophages scavenge large amounts of lipids and become activated to secrete a host of proinflammatory mediators and matrix-degrading enzymes that drive the progression of the disease. These processes result in the focal development of fatty lesions or plaques along the arteries. Over time, more complex lesions develop as a result of inflammatory and fibrotic responses, matrix remodeling, calcification, cholesterol crystallization, neovessel formation, and microhemorrhages. Ultimately, the plaques may rupture, causing thrombosis and acute complications. Although inflammation is recognized as a major driving force in atherosclerotic lesion development, the mechanisms triggering and maintaining the arterial wall inflammation remain incompletely understood. The aim of this thesis was to study the role of a key innate immune signaling pathway, the inflammasome, in atherosclerosis. The inflammasomes are large cytoplasmic signaling complexes that trigger the proteolytic maturation and secretion of two proinflammatory and proatherogenic cytokines, interleukin(IL)-1beta and -18. The inflammasome pathway can, Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin tulehdusreaktioiden merkitystä valtimon rasvakovettumataudin eli ateroskleroosin kehittymisessä. Ateroskleroosissa valtimoverisuonien seinämään kertyy sekä veren lipoproteiini-hiukkasten kantamaa kolesterolia että immuunipuolustuksen syöjäsoluja eli makrofageja. Makrofagit yrittävät poistaa liiallista kolesterolia, mutta juuttuvat lopulta rasvarakkuloiden täyttäminä valtimon seinämään ja laukaisevat ateroskleroosin etenemistä edistävän kroonisen tulehdusreaktion. Sen seurauksena rasva-aineiden ja tulehdussolujen muodostamat kertymät kehittyvät vähitellen monimuotoisiksi valtimoa ahtauttaviksi plakeiksi, jotka voivat revetessään aiheuttaa aivo- tai sydäninfarktin. Inflammasomi on makrofageista löydetty tulehdussignalointireitti, jonka aktivaatio laukaisee voimakkaan tulehdusreaktion käynnistämällä tulehdusvälittäjäaine interleukiini(IL)-1beta:n erityksen. Ateroskleroosin hiirimalleissa geneettinen IL-1beta-puutos vähentää huomattavasti plakkien kasvua, ja IL-1beta:n määrä lisääntyy myös ihmisen valtimon seinämässä plakkien kehittyessä. Plakkien inflammasomi-aktivaatiota ja IL-1beta-eritystä laukaisevia tekijöitä ei kuitenkaan aiemmin tunnettu ja väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli tunnistaa tällaisia tekijöitä. Tutkimus osoitti, että plakeissa yleisesti esiintyvät kolesterolikiteet sekä plakin kehittymiseen liittyvä kudosnesteen paikallinen happamoituminen laukaisevat makrofageissa voimakkaan inflammasomi-välitteisen tulehdusvasteen IL-1beta-erityksen kautta. Elimistön immuunipuolustus kykenee siis tunnistamaan kyseiset taudinkehitykseen liittyvät muutokset vaarasignaaleiksi ja reagoimaan niihin käynnistämällä tulehdusreaktion. Kolesterolikiteitä on vuosikymmenien ajan pidetty ateroskleroosin kehityksen kannalta merkityksettöminä sivutuotteina. Tutkimuksen tulokset haastoivat tämän käsityksen osoittamalla, että kolesterolikiteet ovat aktiivinen tekijä ateroskleroosin kehittymisessä ja voivat selittää häiriintyneen rasva-aineenvai

Approximately 75% of Finland is covered by boreal forest. Intensive commercial forestry has shaped the Finnish landscape as well as the animal communities that inhabit it. It has been suggested that commercial forestry increases the density of voles in boreal ecosystems. Voles, especially those belonging to Microtus, are important prey items for many avian and mammalian predators and are susceptible to numerous pathogens, e.g., Puumala virus In this thesis, I studied the effects of a changing landscape on vole populations and the influence of dynamic vole population densities on other trophic levels in the ecosystem. The main questions in the thesis are: how is commercial forestry affecting small mammal populations?; how does habitat and the small mammal community influence the prevalence of Puumala virus?; what are the main factors regulating red fox (Vulpes vulpes) population density?; and what are the habitat preferences of red fox? In our vole study in Taivalkoski northern Finland we found that the early stages of forest succession are preferred by Microtus and, thus, commercial forestry is increasing the amount of habitat used by Microtus voles. In the Finnish forest landscape, Puumala virus is found in forests of all ages as is its main host, the bank vole. However, the highest bank vole densities are found in mature forests. We also found evidence of a dilution effect in that the incidence of Puumala virus antibodies in breeding bank voles was lower when the abundance of other small mammal species was high. Our results based on Finnish long-term wildlife monitorings suggest that the red fox population is regulated by its main predator, the Eurasian lynx, in addition to its own abundance in the environment. The red fox hunting bag was surprisingly related positively to the red fox population growth. We also found a negative relationship between autumn vole density and fox population growth in the next year. We suggest that the red fox population is affected by, Metsätalous on muovannut voimakkaasti Suomen metsiä ja vaikuttanut niiden eliöstöön. On esimerkiksi esitetty, että metsänhoito lisää myyrätiheyksiä. Myyrillä taas on tärkeä merkitys pohjoisten havumetsien ekosysteemissä. Myyrät, erityisesti peltomyyrän sukuiset myyrät (Microtus), ovat tärkeää ravintoa monille pedoille. Myyrissä myös esiintyy taudinaiheuttajia kuten Puumala-virusta. Tutkin väitöskirjassani metsätalousympäristön vaikutusta myyräpopulaatioihin ja edelleen myyräkantojen muutosten vaikutusta muihin lajeihin. Väitöskirjani tärkeimmät tutkimuskysymykset ovat: miten nykyaikainen metsätalous vaikuttaa pikkunisäkkäisiin, miten elinympäristö ja pikkunisäkäsyhteisö rakenne vaikuttavat Puumala-viruksen esiintyvyyteen, mitkä tekijät säätelevät kettukantaa ja minkälaista elinympäristöä ketut suosivat? Taivalkoskella Pohjois-Pohjanmaalla tekemissämme myyrätutkimuksissa selvisi, että metsissä peltomyyriä esiintyy lähinnä hakkuualoilla ja taimikoissa. Metsätalous siis lisää peltomyyrille sopivia ympäristöjä metsissämme. Metsämyyriä ja siten myös lajin kantamaa Puumala-virusta esiintyy kaikenikäisissä metsissä. Metsämyyrätiheydet ovat kuitenkin keskimäärin korkeimpia vanhoissa metsissä. Löysimme myös tukea havainnolle, että pikkunisäkäslajien monimuotoisuus vähentää taudinaiheuttajan, esimerkiksi Puumala-viruksen, esiintyvyyttä alueella. Riistakolmiolaskentojen ja saalistilastojen perusteella päättelimme, että kettukantaan vaikuttavat pedot, saaliin määrä ja kannan tiheys. Ilvesten määrä ja kettukannan oma tiheys vaikuttavat negatiivisesti kettukannan kasvuun. Myös syksyinen myyrätiheys vaikuttaa negatiivisesti seuraavan vuoden kettukannan kehitykseen. Tiheää myyräkantaa seuraa usein romahdus, minkä seurauksena pedoilla on niukasti ravintoa saatavilla. GPS-pinnoitettuja kettuja seuraamalla havaitsimme, että kettujen elinpiirit ovat pienempiä maatalousvaltaisilla alueilla. Elinpiirillään ketut viettävät aikaa avoimissa metsissä, jotka ovat esimerkiksi hakkuualoja ja ta

Nemaline myopathy (NM) and related disorders constitute a heterogeneous group of congenital myopathies. Mutations in the nebulin gene (NEB) are the main cause of the recessively inherited form. NEB is one of the largest genes in the human genome consisting of 249 kb of genomic sequence. NEB contains 183 exons and a 32 kb homologous triplicate region (TRI) where eight exons are repeated three times. The aims of this Doctoral Thesis study were to develop and implement into diagnostics new efficient variant analysis methods for NEB and other NM-causing genes. The first aim was to design and validate a custom copy number microarray targeting the NM-causing genes for the detection of copy number variations. MLPA (multiplex ligation-dependent probe amplification) and Sanger sequencing were also used. The second aim was to utilise whole-exome sequencing to search for novel disease-causing variants in the known NM genes and try to identify novel NM genes. Lastly, the aim was to collect more data in order to try to find genotype-phenotype correlations of NEB-caused NM. The design and validation of the NM-CGH microarray was successful. Of the total sample cohort of 356 NM families, 196 NM families were studied using the custom-made NM-CGH array. Nine different novel large causative variants were identified in ten NM families. The size of these variants varies greatly, covering only a part of one NEB exon on up to dozens of NEB exons (72bp - 133 kb). In addition, a novel recurrent variation of the NEB TRI region was identified in 13% of the NM families and in 10% of the studied 60 control samples. Deviations of one copy are suggested to be benign but gains of two or more copies might be pathogenic. One novel homozygous deletion was also identified in another NM gene, TPM3, in a patient with severe NM. Furthermore, ten samples were studied using exome sequencing, and for six of those samples, novel disease-causing variant(s) were identified. Two variants were identified in one, Nemaliinimyopatia (NM) ja samankaltaiset taudit on monimuotoinen tautiryhmä synnynnäisten myopatioiden joukossa. Nebuliini-geenin (NEB) mutaatiot ovat yleisin resessiivisen NM:n aiheuttaja, eli taudin ilmeneminen vaatii geenivirheen sekä isältä että äidiltä perityssä alleelissa. NEB on kooltaan 249 kb, eli yksi ihmisen suurimmista geeneistä. NEB sisältää 183 eksonia ja se kattaa myös toistojaksoja, kuten ns. triplikaatioalueen (TRI), jossa kahdeksan eksonia toistuu kolme kertaa. Väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli kehittää ja ottaa diagnostiseen käyttöön uusia mutaatioanalyysimenetelmiä NEB-geeniä sekä muita NM-geenejä varten. Tavoitteena oli suunnitella ja validoida NM-geeneihin kohdennettu mikrosiru, jolla voidaan tutkia kopiolukuvariaatioita näistä geeneistä. Eksomisekvensointia hyödynnettiin tautia aiheuttavien varianttien löytämiseksi tunnetuista NM-geeneistä sekä uusista geeneistä. Tavoitteena oli lisäksi kerätä lisätietoa siitä mitkä nebuliinimutaatiot aiheuttavat mitäkin nemaliinimyopatian alatyyppiä. NM-CGH-mikrosirun kehittäminen sekä validointi onnistui hyvin. Koko 356 NM-perheen näytekohortista NM-CGH-sirulla tutkittiin 196 perhettä, joista tunnistettiin yhteensä yhdeksän uutta suurta tautia aiheuttavaa varianttia kymmenestä eri NM-perheestä. Näiden mutaatioiden koko vaihtelee suuresti, kattaen vain osan yhdestä NEB-geenin eksonista aina yli puoleen koko geenistä (72 bp 133 kb). Lisäksi osoitettiin että 13 % tutkituista NM-perheistä sekä 10 % tutkituista 60 kontrollinäytteestä sisältää NEB:n triplikaatio-alueen kopiolukuvariaation. Tutkimustulosten perusteella yhden kopioluvun lisäys tai vähenemä olisi harmitonta mutta mikäli ylimääräisiä kopioita on kaksi tai enemmän, se voisi olla tautia aiheuttavaa. Lisäksi tunnistettiin homotsygoottinen suuri deleetio toisesta tunnetusta NM-geenistä, TPM3. Eksomisekvensoinnilla löydettiin puolestaan toinen tai molemmat tautia aiheuttavat variantit kuudelle kymmenestä tutkitusta NM-potilaasta. Yhdessä NM-perheess