Basic and translational studies on species B adenoviruses

Human adenoviruses (Ads) have been classified into six species (A to F) currently containing 55 serotypes. For almost 2 decades vectors derived from group C serotype Ad5 have been extensively used for gene transfer studies. These Ad5 based vectors are able to efficiently infect many mammalian cell types (including both mitotic and post-mitotic cells) through interaction with a primary attachment receptor, the coxsackie and adenovirus receptor (CAR). Despite the many advantages of Ad5 based vectors a number of limitations have affected their therapeutic application to many diseases. Although they can transduce many tissue types, Ad5 based vectors are unable to efficiently transduce several potential disease target cell types, including hematopoietic stem cells and malignant tumor cells. Therefore, newer vectors have been developed based on Ad serotypes other than Ad5. This thesis focuses on species B Ads. Species B Ads are comprised of three groups based on their receptor usage. Group 1 of species B Ads (Ad16, 21, 35, 50) nearly exclusively utilize CD46 as a receptor; Group 2 (Ad3, Ad7, 14) share a common, unidentified receptor/s, which is not CD46 and which was tentatively named receptor X; Group 3 (Ad11) preferentially interacts with CD46, but also utilizes receptor X if CD46 is blocked. Species B group Ads are important human pathogens. Species B group 2 serotypes are isolated from patients with respiratory tract infections, whereas the Group 1 viruses are described as causing kidney and urinary tract infections. B-group Ad infections often occur in immunocompromised patients, including AIDS patients, recipients of bone marrow transplants, or chemotherapy patients. Recent studies performed in U.S. military training facilities indicate an emergence of diverse species B serotypes at the majority of sites. This included the group 1 serotype 21 and the group 2 serotypes 3, 7, and 14. CD46-targeting vectors derived from Ad35 and Ad11 are important tools for in vitro gene transfer into human stem cells, including hematopoietic stem cells and induced pluripotent stem cells. Ad35 and Ad11 have been used as tools for cancer therapy, because CD46 appears to be uniformely overexpressed on many cancers. Furthermore, receptor X-targeting vectors, i.e vectors derived from Ad3 or vectors containing Ad3 fibers have shown superior in the transduction of tumor cells both in vitro and in vivo and are currently being used clinically in cancer patients. While extensive basic virology studies have been done on Ad5, the information of species B group 1 interaction with CD46 is limited. Furthermore, the receptor for a major subgroup of species B Ads (receptor X) is unknown. The goal of this thesis was it therefore to better understand virological and translational aspects of species B Ads. The specific findings described in this thesis include i) the identification of CD46 binding sites within the Ad35 fiber knob, ii) the study of the in vitro and in vivo properties of Ad vectors with increased affinity to CD46. iii) the study of the receptor usage of a newly emergent Ad14a, iv) the identification of desmoglein 2 as the receptor for Ad3, Ad7, Ad11, and Ad14, v) the delineation of structural details of Ad3 virus interaction with DSG2, and vi) the analysis of functional consequences of Ad3-DSG2 interaction. As a result of these basic virology studies two Ad-derived recombinant proteins have been generated that can be used to enhance cancer therapy by monoclonal antibodies.

Carbon Dioxide emissions from an Acacia plantation on peatland in Sumatra, Indonesia

Abstract. Peat surface CO2 emission, groundwater table depth and peat temperature were monitored for two years along transects in an Acacia plantation on thick tropical peat (>4 m) in Sumatra, Indonesia. A total of 2300 emission measurements were taken at 144 locations. The autotrophic root respiration component of the CO2 emission was separated from heterotrophic emissions caused by peat oxidation in three ways: (i) by comparing CO2 emissions within and beyond the tree rooting zone, (ii) by comparing CO2 emissions with and without peat trenching (i.e. cutting any roots remaining in the peat beyond the tree rooting zone), and (iii) by comparing CO2 emissions before and after Acacia tree harvesting. On average, the contribution of root respiration to daytime CO2 emission is 21 % along transects in mature tree stands. At locations 0.5 m from trees this is up to 80 % of the total emissions, but it is negligible at locations more than 1.3 m away. This means that CO2 emission measurements well away from trees are free of any root respiration contribution and thus represent only peat oxidation emission. We find daytime mean annual CO2 emission from peat oxidation alone of 94 t ha−1 yr−1 at a mean water table depth of 0.8 m, and a minimum emission value of 80 t ha−1 yr−1 after correction for the effect of diurnal temperature fluctuations, which resulted in a 14.5 % reduction of the daytime emission. There is a positive correlation between mean long-term water table depths and peat oxidation CO2 emission. However, no such relation is found for instantaneous emission/water table depth within transects and it is clear that factors other than water table depth also affect peat oxidation and total CO2 emissions. The increase in the temperature of the surface peat due to plantation development may explain over 50 % of peat oxidation emissions.

Onttojen puiden lahopuukovakuoriaiset — kolmen pyydystyypin vertailu

Vanhat ja ontot puut ovat tärkeä elinympäristö monelle lahopuusta riippuvaiselle eliölajille. Onttoihin puihin on erikoistunut suuri määrä myös vaarantuneita ja harvinaisia hyönteislajeja, jotka elävät puun onkalon seinämillä tai onkalon pohjalle kerääntyvässä orgaanisessa aineksessa, ns. mulmissa. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, mikä kolmesta pyydystyypistä (ikkuna-, vuoka- ja kuoppapyydys) soveltuu parhaiten onttojen puiden lahopuukovakuoriaisten pyyntiin. Lisäksi tavoitteena oli kartoittaa hyönteisnäytteiden ensimmäiseen laboratoriokäsittelyyn vaadittua aikaa. Tutkimuksessa oli mukana vanhoja rungostaan onttoutuneita lehmuksia, tammia ja vaahteroita pääkaupunkiseudun puisto- ja kartanoalueilta. Puiden onkaloiden sisään aseteltiin ikkuna-, vuoka- ja kuoppapyydyksiä, kaksi kutakin tyyppiä ja ne tyhjennettiin kolmen viikon välein touko-heinäkuussa 2006. Pyydyksiä oli siis yhteensä 90 per pyyntijakso. Kun näytteistä eroteltiin halutut hyönteislahkot (mukaanlukien kovakuoriaiset) niiden käsittelyyn käytetty aika kirjattiin ylös. Aineistosta tunnistettiin yhteensä 3825 kovakuoriaisyksilöä ja 212 lajia, joista lahopuusta riippuvaisia oli yhteensä 3398 yksilöä ja 121 lajia. Ikkunapyydyksissä esiintyi yhteensä 1639 yksilöä ja 140 lajia, vuokapyydyksissä 1506 yksilöä ja 134 lajia, kuoppapyydyksissä 680 yksilöä ja 111 lajia. Näytteiden käsittelyaikojen keskiarvot olivat 48,3 minuuttia ikkunapyydykselle, 65,5 minuuttia vuokapyydykselle ja 34,1 kuoppapyydykselle. Lajistokoostumuksen huomioiva ?-diversiteetti erosi huomattavasti pyydysten välillä, se oli 36,5 % ikkuna- ja vuokapyydysten välillä, 13,1 % ikkuna- ja kuoppapyydysten välillä ja 14,2 % vuoka- ja kuoppapyydysten välillä. Ikkuna- ja vuokapyydysten välillä ei havaittu tilastollisesti merkitsevää eroa saproksyylilajien (p<0,05), -yksilöiden (p<0,05) tai käsittelyaikojen (p<0,05) keskiarvoissa. Ikkuna- ja vuokapyydyksillä saatiin keskimäärin selvästi enemmän saproksyylilajeja ja –yksilöitä kuoppapyydykseen verrattuna. Kuoppapyydyksellä saatiin kokonaisyksilömäärään verrattuna suhteellisesti vähemmän saproksyylejä (59 %) kuin ikkuna- (69 %) ja vuokapyydyksillä (71 %). Ikkunapyydykset olivat tehokkain pyydystyyppi vertailtaessa pyydysten keräämää saproksyyliyksilömäärää suhteessa aineiston käsittelyn vaatimaan aikaan. Tehokkuus (yksilöä minuutissa) ikkunapyydykselle oli 0,74, vuokapyydykselle 0,43 ja kuoppapyydykselle 0,21. Ikkunapyydyksiä ei ole aikaisemmin käytetty puun onkalon sisällä hyönteisiä pyydettäessä vaan ne ovat aikaisemmissa tutkimuksissa roikkuneet onkalon ulkopuolella. Ikkunapyydykset kuitenkin toimivat erinomaisesti myös onkaloiden sisällä. Ikkuna- sekä vuokapyydys toimivatkin selkeästi paremmin lahopuukovakuoriaisten pyynnissä verrattuna kuoppapyydykseen, jonka poisjättäminen olisi kuitenkin tuottanut huomattavasti lajiköyhemmän aineiston. Mahdollisimman monimuotoisen onttojen puiden lahopuukovakuoriaislajiston keräämiseksi tulisi käyttää ikkuna- tai vuokapyydyksiä yhdessä kuoppapyydysten kanssa.