Lactic acid bacteria and their antimicrobial peptides : Induction,detection,partial characterization, and potential applications

Bacteriocin-producing lactic acid bacteria and their isolated peptide bacteriocins are of value to control pathogens and spoiling microorganisms in foods and feed. Nisin is the only bacteriocin that is commonly accepted as a food preservative and has a broad spectrum of activity against Gram-positive organisms including spore forming bacteria. In this study nisin induction was studied from two perspectives, induction from inside of the cell and selection of nisin inducible strains with increased nisin induction sensitivity. The results showed that a mutation in the nisin precursor transporter NisT rendered L. lactis incapable of nisin secretion and lead to nisin accumulation inside the cells. Intracellular proteolytic activity could cleave the N-terminal leader peptide of nisin precursor, resulting in active nisin in the cells. Using a nisin sensitive GFP bioassay it could be shown, that the active intracellular nisin could function as an inducer without any detectable release from the cells. The results suggested that nisin can be inserted into the cytoplasmic membrane from inside the cell and activate NisK. This model of two-component regulation may be a general mechanism of how amphiphilic signals activate the histidine kinase sensor and would represent a novel way for a signal transduction pathway to recognize its signal. In addition, nisin induction was studied through the isolation of natural mutants of the GFPuv nisin bioassay strain L. lactis LAC275 using fl uorescence-activated cell sorting (FACS). The isolated mutant strains represent second generation of GFPuv bioassay strains which can allow the detection of nisin at lower levels. The applied aspect of this thesis was focused on the potential of bacteriocins in chicken farming. One aim was to study nisin as a potential growth promoter in chicken feed. Therefore, the lactic acid bacteria of chicken crop and the nisin sensitivity of the isolated strains were tested. It was found that in the crop Lactobacillus reuteri, L. salivarius and L. crispatus were the dominating bacteria and variation in nisin resistance level of these strains was found. This suggested that nisin may be used as growth promoter without wiping out the dominating bacterial species in the crop. As the isolated lactobacilli may serve as bacteria promoting chicken health or reducing zoonoosis and bacteriocin production is one property associated with probiotics, the isolated strains were screened for bacteriocin activity against the pathogen Campylobacter jejuni. The results showed that many of the isolated L. salivarius strains could inhibit the growth of C. jejuni. The bacteriocin of the L. salivarius LAB47 strain, with the strongest activity, was further characterized. Salivaricin 47 is heat-stable and active in pH range 3 to 8, and the molecular mass was estimated to be approximately 3.2 kDa based on tricine SDS-PAGE analysis.

Essays on the Economics of Intellectual Property Rights

Väitöskirjassani tarkastelen informaatiohyödykkeiden ja tekijänoikeuksien taloustiedettä kahdesta eri perspektiivistä. Niistä ensimmäinen kuuluu endogeenisen kasvuteorian alaan. Väitöskirjassani yleistän ”pool of knowledge” -tyyppisen endogeenisen kasvumallin tilanteeseen, jossa patentoitavissa olevalla innovaatiolla on minimikoko, ja jossa uudenlaisen tuotteen patentoinut yritys voi menettää monopolinsa tuotteeseen jäljittelyn johdosta. Mallin kontekstissa voidaan analysoida jäljittelyn ja innovaatioilta vaaditun ”minimikoon” vaikutuksia hyvinvointiin ja talouskasvuun. Kasvun maksimoiva imitaation määrä on mallissa aina nolla, mutta hyvinvoinnin maksimoiva imitaation määrä voi olla positiivinen. Talouskasvun ja hyvinvoinnin maksimoivalla patentoitavissa olevan innovaation ”minimikoolla” voi olla mikä tahansa teoreettista maksimia pienempi arvo. Väitöskirjani kahdessa jälkimmäisessä pääluvussa tarkastelen informaatiohyödykkeiden kaupallista piratismia mikrotaloustieteellisen mallin avulla. Informaatiohyödykkeistä laittomasti tehtyjen kopioiden tuotantokustannukset ovat pienet, ja miltei olemattomat silloin kun niitä levitetään esimerkiksi Internetissä. Koska piraattikopioilla on monta eri tuottajaa, niiden hinnan voitaisiin mikrotaloustieteen teorian perusteella olettaa laskevan melkein nollaan, ja jos näin kävisi, kaupallinen piratismi olisi mahdotonta. Mallissani selitän kaupallisen piratismin olemassaolon olettamalla, että piratismista saatavan rangaistuksen uhka riippuu siitä, kuinka monille kuluttajille piraatti tarjoaa laittomia hyödykkeitä, ja että se siksi vaikuttaa piraattikopioiden markkinoihin mainonnan kustannuksen tavoin. Kaupallisten piraattien kiinteiden kustannusten lisääminen on mallissani aina tekijänoikeuksien haltijan etujen mukaista, mutta ”mainonnan kustannuksen” lisääminen ei välttämättä ole, vaan se saattaa myös alentaa laillisten kopioiden myynnistä saatavia voittoja. Tämä tulos poikkeaa vastaavista aiemmista tuloksista sikäli, että se pätee vaikka tarkasteltuihin informaatiohyödykkeisiin ei liittyisi verkkovaikutuksia. Aiemmin ei-kaupallisen piratismin malleista on usein johdettu tulos, jonka mukaan informaatiohyödykkeen laittomat kopiot voivat kasvattaa laillisten kopioiden myynnistä saatavia voittoja jos laillisten kopioiden arvo niiden käyttäjille riippuu siitä, kuinka monet muut kuluttajat käyttävät samanlaista hyödykettä ja jos piraattikopioiden saatavuus lisää riittävästi laillisten kopioiden arvoa. Väitöskirjan viimeisessä pääluvussa yleistän mallini verkkotoimialoille, ja tutkin yleistämäni mallin avulla sitä, missä tapauksissa vastaava tulos pätee myös kaupalliseen piratismiin.

Studies on the Effects of Property Taxation, Rent Control and Housing Allowances

Tämä väitöskirja koostuu asuntomarkkinoiden taloustieteellistä analyysia esittelevästä johdantoluvusta ja kolmesta tutkimuksesta, joissa analysoidaan asuntomarkkinoihin vaikuttavia politiikkatoimenpiteitä. Luvussa 2 tutkitaan Suomen kiinteistöverojärjestelmän vaikutusta asuntorakentamiseen. Vuonna 2001 tehtiin uudistus, jonka myötä kunnat voivat verottaa rakentamatonta asuintonttia korkeammalla veroasteella kuin rakennettua tonttia. Maanomistajan rakentamispäätöksen teoreettisen mallin mukaan rakentamattoman tontin korotettu kiinteistöveron pitäisi nopeuttaa rakentamista, mutta toisaalta myös rakentamiseen investoitu rahamäärä saattaa muuttua. Asuintonttien kiinteistöverojen yleinen taso ei vaikuta maanomistajan käyttäytymiseen, sillä tontin verotusarvo ei riipu rakentamispäätöksestä. Vain rakentamattoman ja rakennetun tontin veroasteiden erolla on merkitystä. Empiiriset tulokset ovat sopusoinnussa teorian kanssa. Tulosten mukaan prosenttiyksikön nousu rakentamattoman ja rakennetun tontin veroasteiden erossa lisää omakotialoitusten määrää viidellä prosentilla lyhyellä aikavälillä. Luvussa 3 analysoidaan vuokrasääntelystä vuokralaisille aiheutuvia hyötyjä ja haittoja. Vuokrasäännellyissä asunnoissa asuvat kotitaloudet hyötyvät vuokrasääntelystä alhaisen vuokran muodossa. Heille saattaa kuitenkin koitua myös haittaa siitä, että toiveita vastaavan asunnon löytäminen on vuokrasääntelytilanteessa vaikeaa, koska vapaille asunnoille on suuri määrä ottajia. Vapaarahoitteisen vuokra-asuntokannan vuokrien sääntely purettiin Suomessa asteittain vuosina 1992–1995. Tutkimuksen empiiriset tulokset viittaavat siihen, että vuokrasääntelyn aiheuttamista suurista eroista halutun ja todellisen asuntokulutuksen välillä koituvat hyvinvointitappiot kumosivat merkittävän osan matalien vuokrien hyödyistä vuokralaisille. Luvussa 4 tutkitaan Suomen asumistukijärjestelmän kannustinvaikutuksia. Asumistuen määrää rajoittavat asunnon pinta-alalle ja neliövuokralle asetetut ylärajat. Neliövuokrarajoite voidaan tulkita asumisen laatua rajoittavana tekijänä. Tutkimuksen teoreettisessa osassa osoitetaan, että asumistukijärjestelmä luo vahvat kannustimet muuttaa asuntoihin, joissa pinta-ala- ja laaturajoitteet purevat. Empiiristen tulosten mukaan asumistukeen oikeutetut kotitaloudet eivät näytä reagoivan kannusteisiin. Tukeen oikeutettujen kotitalouksien asumisvalinnat suhteessa pinta-ala ja laaturajoitteisiin vastaavat muiden kotitalouksien valintoja ja asunnonvaihdon mahdollistama potentiaalinen asumistuen lisäys ei nosta muuttotodennäköisyyttä. Muuttamiseen liittyvät kustannukset ja vajavaiset tiedot tukijärjestelmästä saattavat selittää heikkoa reagointia asumistuen luomiin kannustimiin. Toinen mahdollinen selitys on asumistuen vajaakäyttö. Tutkimuksen mukaan vain 70–80 prosenttia asumistukeen oikeutetuista kotitalouksista nostaa tukea. Asumistuen hyödyntämisen todennäköisyys riippuu koulutustasosta, tuen määrästä ja tulo-odotuksista.

Stress responses of Gram-positive bacteria to cationic antimicrobial peptides

As the resistance of bacteria to conventional antibiotics has become an increasing problem, new antimicrobial drugs are urgently needed. One possible source of new antibacterial agents is a group of cationic antimicrobial peptides (CAMPs) produced by practically all living organisms. These peptides are typically small, amphipathic and positively charged and contain well defined a-helical or b-sheet secondary structures. The main antibacterial action mechanism of CAMPs is considered to be disruption of the cell membrane, but other targets of CAMPs also exist. Some bacterial species have evolved defence mechanisms against the harmful effects of CAMPs. One of the most effective defence mechanisms is reduction of the net negative charge of bacterial cell surfaces. Global analysis of gene expression of two Gram-positive bacteria, Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus, was used to further study the stress responses induced by different types of CAMPs. B. subtilis cells were treated with sublethal concentrations of a-helical peptide LL-37, b-sheet peptide protegrin 1 or synthetic analogue poly-L-lysine, and the changes in gene expression were studied using DNA macroarrays. In the case of S. aureus, three different a-helical peptides were selected for the transcriptome analyses: temporin L, ovispirin-1 and dermaseptin K4-S4(1-16). Transcriptional changes caused by peptide stress were examined using oligo DNA microarrays. The transcriptome analysis revealed two main cell signalling mechanisms mediating CAMP stress responses in Gram-positive bacteria: extracytoplasmic function (ECF)sigma factors and two-component systems (TCSs). In B. subtilis, ECF sigma factors sigW and sigM as well as TCS LiaRS responded to the cell membrane disruption caused by CAMPs. In S. aureus, CAMPs caused a similar stress response to antibiotics interfering in cell wall synthesis, and TCS VraSR was strongly activated. All of these transcriptional regulators are known to respond to several compounds other than CAMPs interfering with cell envelope integrity, suggesting that they sense cell envelope stress in general. Among the most strongly induced genes were yxdLM (in B. subtilis) and vraDE (in S. aureus) encoding homologous ABC transporters. Transcription of yxdLM and vraDE operons is controlled by TCSs YxdJK and ApsRS, respectively. These TCSs seemed to be responsible for the direct recognition of CAMPs. The yxdLM operon was specifically induced by LL-37, but its role in CAMP resistance remained unclear. VraDE was proven to be a bacitracin transporter. We also showed that the net positive charge of the cell wall affects the signalrecognition of different TCSs responding to cell envelope stress. Inactivation of the Dlt system responsible for the D-alanylation of teichoic acids had a strong and differential effect on the activity of the studied TCSs, depending on their functional role in cells and the stimuli they sense.

Modelling and Forecasting Property Rents and Returns (summary section only)

Recently, focus of real estate investment has expanded from the building-specific level to the aggregate portfolio level. The portfolio perspective requires investment analysis for real estate which is comparable with that of other asset classes, such as stocks and bonds. Thus, despite its distinctive features, such as heterogeneity, high unit value, illiquidity and the use of valuations to measure performance, real estate should not be considered in isolation. This means that techniques which are widely used for other assets classes can also be applied to real estate. An important part of investment strategies which support decisions on multi-asset portfolios is identifying the fundamentals of movements in property rents and returns, and predicting them on the basis of these fundamentals. The main objective of this thesis is to find the key drivers and the best methods for modelling and forecasting property rents and returns in markets which have experienced structural changes. The Finnish property market, which is a small European market with structural changes and limited property data, is used as a case study. The findings in the thesis show that is it possible to use modern econometric tools for modelling and forecasting property markets. The thesis consists of an introduction part and four essays. Essays 1 and 3 model Helsinki office rents and returns, and assess the suitability of alternative techniques for forecasting these series. Simple time series techniques are able to account for structural changes in the way markets operate, and thus provide the best forecasting tool. Theory-based econometric models, in particular error correction models, which are constrained by long-run information, are better for explaining past movements in rents and returns than for predicting their future movements. Essay 2 proceeds by examining the key drivers of rent movements for several property types in a number of Finnish property markets. The essay shows that commercial rents in local markets can be modelled using national macroeconomic variables and a panel approach. Finally, Essay 4 investigates whether forecasting models can be improved by accounting for asymmetric responses of office returns to the business cycle. The essay finds that the forecast performance of time series models can be improved by introducing asymmetries, and the improvement is sufficient to justify the extra computational time and effort associated with the application of these techniques.