Role of thrombin in coronary artery bypass grafting

Thrombin is a multifunctional protease, which has a central role in the development and progression of coronary atherosclerotic lesions and it is a possible mediator of myocardial ischemia-reperfusion injury. Its generation and procoagulant activity are greatly upregulated during cardiopulmonary bypass (CPB). On the other hand, activated protein C, a physiologic anticoagulant that is activated by thrombomodulin-bound thrombin, has been beneficial in various models of ischemia-reperfusion. Therefore, our aim in this study was to test whether thrombin generation or protein C activation during coronary artery bypass grafting (CABG) associate with postoperative myocardial damage or hemodynamic changes. To further investigate the regulation of thrombin during CABG, we tested whether preoperative thrombophilic factors associate with increased CPB-related generation of thrombin or its procoagulant activity. We also measured the anticoagulant effects of heparin during CPB with a novel coagulation test, prothrombinase-induced clotting time (PiCT), and compared the performance of this test with the present standard of laboratory-based anticoagulation monitoring. One hundred patients undergoing elective on-pump CABG were studied prospectively. A progressive increase in markers of thrombin generation (F1+2), fibrinolysis (D-dimer), and fibrin formation (soluble fibrin monomer complexes) was observed during CPB, which was further distinctly propagated by reperfusion after myocardial ischemia, and continued to peak after the neutralization of heparin with protamine. Thrombin generation during reperfusion after CABG associated with postoperative myocardial damage and increased pulmonary vascular resistance. Activated protein C levels increased only slightly during CPB before the release of the aortic clamp, but reperfusion and more significantly heparin neutralization caused a massive increase in activated protein C levels. Protein C activation was clearly delayed in relation to both thrombin generation and fibrin formation. Even though activated protein C associated dynamically with postoperative hemodynamic performance, it did not associate with postoperative myocardial damage. Preoperative thrombophilic variables did not associate with perioperative thrombin generation or its procoagulant activity. Therefore, our results do not favor routine thrombophilia screening before CABG. There was poor agreement between PiCT and other measurements of heparin effects in the setting of CPB. However, lower heparin levels during CPB associated with inferior thrombin control and high heparin levels during CPB associated with fewer perioperative transfusions of blood products. Overall, our results suggest that hypercoagulation after CABG, especially during reperfusion, might be clinically important.

Serial Changes in Markers Measuring Coagulation, Fibrinolysis, and Vasoactivity in Patients with Ischemic Stroke

Ischemic stroke (IS) is a heterogeneous disease in which outcome is influenced by many factors. The hemostatic system is activated in association with cerebral ischemia, and thus, markers measuring coagulation, fibrinolysis, and vasoactivity could be useful tools in clinical practice. We investigated whether repeated measurements of these markers reveal patterns that might help in evaluating IS patients, including the early diagnosis of stroke subtypes, in estimating prognosis and risk of recurrence, and in selecting a treatment for secondary prevention of stroke. Vasoconstrictor peptide endothelin-1 (ET-1), homocysteine (Hcy), indicators of thrombin formation and activation (prothrombin fragment 1+2/F1+2, thrombin-antithrombin complex/TAT), indicators of plasmin formation and fibrinolysis (tissue plasminogen activator/t-PA, plasminogen activator inhibitor-1/PAI-1, and D-dimer), and natural anticoagulants (antithrombin/AT, protein C/PC, and protein S/PS) were measured in 102 consecutive mild to moderate IS patients on four occasions: on admission and at 1 week, 1 month, and 3 months after stroke, and once in controls. All patients underwent neurological examination and blood sampling in the same session. Furthermore, 42 IS patients with heterozygous factor V Leiden mutation (FVLm) were selected from 740 IS patients without an obvious etiology, and evaluated in detail for specific clinical, laboratory, and radiological features. Measurements of ET-1 and Hcy levels did not disclose information that could aid in the diagnostic evaluation of IS patients. F1+2 level at 3 months after IS had a positive correlation with recurrence of thromboembolic events, and thus, may be used as a predictive marker of subsequent cerebral events. The D-dimer and AT levels on admission and 1 week after IS were strongly associated with stroke severity, outcome, and disability. The specific analysis of IS patients with FVLm more often revealed a positive family history of thrombosis, a higher prevalence of peripheral vascular disease, and multiple infarctions in brain images, most of which were `silent infarcts´. Results of this study support the view that IS patients with sustained activation of both the fibrinolytic and the coagulation systems and increased thrombin generation may have an unfavorable prognosis. The level of activation may reflect the ongoing thrombotic process and the extent of thrombosis. Changes in these markers could be useful in predicting prognosis of IS patients. A clear need exists for a randomized prospective study to determine whether a subgroup of IS patients with markers indicating activation of fibrinolytic and coagulation systems might benefit from more aggressive secondary prevention of IS.

L'ecfrasis nel Piacere di Gabriele D'Annunzio

Tutkielman aiheena on ekfrasis Gabriele D'Annunzion romaanissa Il Piacere (1889). Lähtökohtana on selvittää, millaisissa muodoissa ekfrasis esiintyy romaanissa sekä miten ekfrasis vaikuttaa teoksen tulkintatradition esille tuomaan tematiikkaan. Pyrkimyksenä on myös selkeyttää ekfrasiksen käsitettä, jonka ongelmana ovat sanaan eri aikakausina liitetyt eri merkitykset. Tärkeimpiä lähdeteoksia ovat James A.W. Heffernanin Museum of Words (1993) ja W.J.T. Mitchellin Picture Theory (1994), Marinella Cantelmon Il Piacere dei leggitori: D'Annunzio e la comunicazione letteraria (1996) sekä John Hollanderin artikkeli "The Poetics of Ekphrasis" (1988). Tutkielman avainkäsitteenä on Heffernanin määritelmä, jonka mukaan ekfrasis on sanallinen esitys kuvallisesta esityksestä. Määritelmää sovellettaessa on otettu huomioon representaatiokäsityksen avautuminen, jolloin vastaanottaja, ympäristö etc. ovat osa esitystä. Korpuksen muodostavat tapahtumaympäristöä, taideteoksia, esineistöä ja henkilöhahmoja kuvaavat ekfrastiset katkelmat. Luokittelussa toimivat alakäsitteinä Valerie Robillardin kuvaileva, attributiivinen ja assosiatiivinen ekfrasis sekä Tamar Yacobin ekfrastinen vertaus. Analyysi osoittaa, että kuvaileva ekfrasis on yleisin, mutta vain kuvitteellisten teosten yhteydessä. Katkelmissa on näkyvissä ekfrasikselle luonteenomainen kerronnallinen impulssi. Ekfrasis osallistuu tunnetun ja uuden elementin vuoropuheluun ankkuroimalla kuvitteelliset taideteokset lukijalle tuttuun ympäristöön, jolloin myös uusi tulee toden kaltaiseksi. Attributiivinen ekfrasis takaa välittömän tunnistettavuuden. Henkilöhahmot, erityisesti keskeiset naishahmot, on määritelty ekfrastisten vertausten kautta. Ekfrasis ilmentää osaltaan naishahmojen vaihdettavuuden tematiikkaa. Kyseessä on myös toiseuden haltuunotto. Kuvallisen viittaussuhteen ansiosta ekfrasis toimii tehokeinona. Tekstuaalisena strategiana ekfrasis luo siteitä tapahtumien välille ja rytmittää teoksen vaiheita. Ekfrastiset katkelmat tarjoavat myös väylän vaihtoehtoiselle tulkinnalle haastamalla tekstin totuuskäsityksen. Kuvallinen ja sanallinen esitys tuovat tekstiin omat merkityksensä, jolloin merkityskenttä laajenee. Il Piacere on intertekstuaalinen kollaasi, jossa kokonaiskuva muodostuu eri elementtien vuorovaikutuksesta. D'Annunzion mielestä kauneus on taiteen ensisijainen tarkoitus, ja ekfrasis retorisena keinona on osa pyrkimystä tavoittaa täydellinen muoto.

Le processus de travail d'une correspondante: une étude observationnelle

Pro gradu -tutkielman aiheena on kirjeenvaihtajan työprosessi. Tutkielma kuuluu kääntämisen sosiologian piiriin. Tutkimuksen kohteena oli Helsingin Sanomien Pariisin-kirjeenvaihtaja Minna Nalbantoglu, jonka työskentelyä tutkielman tekijä havainnoi Pariisissa viiden päivän ajan syyskuussa 2006. Tutkimuksen päämetodina oli tapaustutkimus, jonka lisäksi tutkimuksessa käytettiin metodina haastattelua ja havainnointia sekä dokumenttien, tallenteiden ja työnäytteiden analysointia. Tutkimuksen aineisto muodostui havaintomuistiinpanoista, kirjeenvaihtajan haastattelusta, ääneenajatteluprotokollista, haastattelunauhoista, kirjeenvaihtajan tuottamista artikkeleista, kirjeenvaihtajan käyttämistä lähteistä ja juttupäiväkirjoista. Tutkielman tarkoituksena oli muodostaa kokonaiskuva kirjeenvaihtajan työprosessista. Tavoitteena oli vastata seuraavin kysymyksiin: 1) Miten ja millä kriteereillä kirjeenvaihtaja valitsee Helsingin Sanomien lukijoille välitettävät uutiset? 2) Miten uutinen tuotetaan? 3) Minkälaista kääntämistä tai käännöseditointia (transediting) kirjeenvaihtajan työssä esiintyy? Tutkimustulokset on analysoitu viiden käsitteen avulla, jotka ovat uutiskriteerit, uutisen tuottamisprosessi, kääntäminen, käännöseditointi ja portinvartiointi (gatekeeping). Ensimmäiseen tutkimuskysymykseen vastattiin analysoimalla kirjeenvaihtajan tutkimusviikon aikana tuottamia artikkeleita Johan Galtungin ja Mari Holmboe Rugen (1965) klassisten uutiskriteerien avulla, joita täydennettiin Judy McGregorin (2002) päivitetyillä uutiskriteereillä. Toiseen tutkimuskysymykseen vastattiin kuvailemalla uutisten tuottamisprosessia. Samalla selvitettiin, mitä lähteitä kirjeenvaihtaja oli käyttänyt jutuissansa. Kolmatta tutkimuskysymystä varten artikkelit analysoitiin Teun A. van Dijkin (1988) uutisen tuottamisprosessin tutkimista varten kehittämällä mallilla. Van Dijkin mallin avulla määriteltiin, mikä tekstinkäsittelystrategia on kääntämistä ja mitkä käännöseditointia. Analyysin perusteella todettiin, että tekstin tuottamisprosessissa esiintyy myös uuden tekstin luomista ja tuotantoa yksikielisen materiaalin pohjalta. Kääntäminen ja käännöseditointi (Karen Stetting 1989) -käsitteitä pohdittiin ennen analyysia työn teoriaosuudessa. Uutisaiheiden analyysin perusteella todettiin, että mitä enemmän tapahtuma täyttää uutiskriteereitä, sitä todennäköisemmin se valitaan uutiseksi. Niin ikään mitä enemmän tapahtuma täyttää McGregorin päivittämiä uutiskriteereitä, sitä todennäköisemmin se valitaan uutiseksi. Analysoitujen uutisten määrä oli kuitenkin pieni, eikä tuloksia voida pitää kuin suuntaa-antavina. Artikkeleiden lähteenä oli käytetty lähinnä haastatteluita, lehtiartikkeleita ja uutistoimistojen sähkeitä. Muiden lähteiden käyttö oli satunnaista. Lähteiden ja käännösstrategioiden välillä ei havaittu korrelaatiota. Eniten käytetty tekstinkäsittelystrategia oli tiivistäminen. Käännöseditoinnin osuus oli yli puolet artikkeleiden tekstistä (keskiarvo 62 %) ja kääntämisen osuus vain kahdeksan prosenttia. Tutkimuksen perusteella käännöseditointi-käsitteen käyttö on perusteltua puhuttaessa kyseisen kirjeenvaihtajan työstä. Tutkimuksen perusteella on kehitetty uusi portinvartiointimalli, joka pohjautuu van Dijkin uutisen tuottamisprosessimalliin. Mallin avulla voidaan analysoida uutisen tuottamisprosessia ja päätellä, minkä verran kääntämistä ja käännöseditointia työssä esiintyy. Mallia ehdotetaan sovellettavaksi paitsi muiden kirjeenvaihtajien niin myös monikielisen materiaalin parissa työskentelevien toimittajien työn sekä uutiskääntämisen analysointiin.

Nés sous de bons auspices? Etude qualitative de facteurs contribuant à l'acquisition du bilinguisme par les enfants d'un couple mixte

Pro gradu- tutkielmassani tarkastelen suomi-ranska kaksikielisyyden kehittymistä perheissä, joissa vanhemmilla on eri äidinkieli. Työni tavoitteena on ollut tutkia kuinka eri ympäristötekijät vaikuttavat kaksikielisyyden omaksumiseen ja miten perheiden erilainen panostus vähemmistökielen, ts. kielen joka ei esiinny ympäristössä, oppimiseen näkyy saavutetuissa tuloksissa. Tutkimukseeni osallistui 13 perhettä, joilla on 10-12 vuotiaita, ranskaa ja suomea päivittäin käyttäviä lapsia. Lapsia oli yhteensä 18. Voidakseni tarkastella myös kieliympäristön vaikutusta oppimiseen valittiin perheistä kuusi Suomesta ja seitsemän Ranskasta sekä Sveitsin ranskankieliseltä alueelta. Tutkimusmenetelmiini kuului vanhempien haastattelu perheen sosiolingvististen tekijöiden selville saamiseksi ja lasten kanssa keskustelu suullisen kielitaidon arvioimiseksi. Pääpaino kielitaidon arvioinnissa oli kuitenkin kirjallisella tekstillä, jonka lapset tuottivat molemmilla kielillä tekstittömän kirjan kuvien perusteella. Teksteistä suoritettiin virheanalyysit, joissa eri virheet jaettiin ortografisiin, semanttisiin ja kieliopillisiin virheisiin. Jokaiselle lapselle lasketiin myös keskiarvo, joka osoitti kuinka monta sanaa tekstissä oli jokaista virhettä kohti. Näiden keskiarvojen pohjalta tutkittiin yhteneväisyyksiä virhemäärien sekä perheiden sosiolingvististen tekijöiden kesken. Yhteenvedossa verrattiin myös tuloksia teoriaosassa esitettyihin kielitieteilijöiden tarjoamiin periaatteisiin. Tutkielman perusteella voidaan todeta, että ympäristön vaikutus näytetään usein aliarvioitaneen kaksikielisyyttä koskevissa teoksissa. Hyvään kielitaitoon vähemmistökielessä tarvitaan enemmän kuin yksi kieli - yksi henkilö menetelmä, jossa vanhemmat puhuvat lapselle omaa äidinkieltään. Hyviksi vahvistuskeinoiksi havaittiin varsinkin kaksikielinen koulu sekä useat vierailut toisen vanhemman kotimaahan. Varsinkin perheen nuorimpien lasten vähemmistökielen oppimiseen tulisi panostaa sillä näillä on syntymästään asti mahdollisuus käyttää enemmistökieltä myös vanhempien sisarusten kanssa. Kieliympäristön vaikutuksesta havaittiin, että Suomessa asuvat lapset hallitsivat yleisesti ottaen paremmin vähemmistökielensä kuin Ranskassa asuvat. Tähän pidettiin syynä ranskalais-suomalaisen koulun positiivista vaikutusta kielen oppimiselle sekä ranskankielen arvostettua asemaa Suomessa. Avainsanat: Kaksikielisyys, kieltenoppiminen, bilinguisme, acquisition des langues, couple mixte

Cathepsin D Deficiency - Molecular and Cellular Mechanisms of Neurodegeneration

Cathepsin D (CTSD) is a lysosomal protease, the deficiency of which is fatal and associated with neurodegeneration. CTSD knock-out mice, which die at the age of four weeks, show intestinal necrosis, loss of lymphoid cells and moderate pathological changes in the brain. An active-site mutation in the CTSD gene underlies a neurodegenerative disease in newborn sheep, characterized by brain atrophy without any changes to visceral tissues. The CTSD deficiences belong to the group of neuronal ceroid-lipofuscinoses (NCLs), severe neurodegenerative lysosomal storage disorders. The aim of this thesis was to examine the molecular and cellular mechanisms behind neurodegeneration in CTSD deficiency. We found the developmental expression pattern of CTSD to resemble that of synaptophysin and the increasing expression of CTSD to coincide with the active period of myelination in the rat brain, suggesting a role for CTSD in early rat brain development. An active-site mutation underlying the congenital ovine NCL not only affected enzymatic activity, but also changed the stability, processing and transport of the mutant protein, possibly contributing to the disease pathogenesis. We also provide CTSD deficiency as a first molecular explanation for human congenital NCL, a lysosomal storage disorder, characterized by neuronal loss and demyelination in the central nervous system. Finally, we show the first evidence for synaptic abnormalities and thalamocortical changes in CTSD-deficient mice at the molecular and ultrastructural levels. Keywords: cathepsin D, congenital, cortex, lysosomal storage disorder, lysosome, mutation, neurodegeneration, neuronal ceroid-lipofuscinosis, overexpression, synapse, thalamus

Structural analyses of (1->3),(1->4)-β-D-glucan of oats and barley

The structures of (1→3),(1→4)-β-D-glucans of oat bran, whole-grain oats and barley and processed foods were analysed. Various methods of hydrolysis of β-glucan, the content of insoluble fibre of whole grains of oats and barley and the solution behaviour of oat and barley β-glucans were studied. The isolated soluble β-glucans of oat bran and whole-grain oats and barley were hydrolysed with lichenase, an enzyme specific for (1→3),(1→4)-β-D-β-glucans. The amounts of oligosaccharides produced from bran were analysed with capillary electrophoresis and those from whole-grains with high-performance anion-exchange chromatography with pulse-amperometric detection. The main products were 3-O-β-cellobiosyl-D-glucose and 3-O-β-cellotriosyl-D-glucose, the oligosaccharides which have a degree of polymerisation denoted by DP3 and DP4. Small differences were detected between soluble and insoluble β-glucans and also between β-glucans of oats and barley. These differences can only be seen in the DP3:DP4 ratio which was higher for barley than for oat and also higher for insoluble than for soluble β-glucan. A greater proportion of barley β-glucan remained insoluble than of oat β-glucan. The molar masses of soluble β-glucans of oats and barley were the same as were those of insoluble β-glucans of oats and barley. To analyse the effects of cooking, baking, fermentation and drying, β-glucan was isolated from porridge, bread and fermentate and also from their starting materials. More β-glucan was released after cooking and less after baking. Drying decreased the extractability for bread and fermentate but increased it for porridge. Different hydrolysis methods of β-glucan were compared. Acid hydrolysis and the modified AOAC method gave similar results. The results of hydrolysis with lichenase gave higher recoveries than the other two. The combination of lichenase hydrolysis and high-performance anion-exchange chromatography with pulse-amperometric detection was found best for the analysis of β-glucan content. The content of insoluble fibre was higher for barley than for oats and the amount of β-glucan in the insoluble fibre fraction was higher for oats than for barley. The flow properties of both water and aqueous cuoxam solutions of oat and barley β-glucans were studied. Shear thinning was stronger for the water solutions of oat β-glucan than for barley β-glucan. In aqueous cuoxam shear thinning was not observed at the same concentration as in water but only with high concentration solutions. Then the viscosity of barley β-glucan was slightly higher than that of oat β-glucan. The oscillatory measurements showed that the crossover point of the G´ and G´´ curves was much lower for barley β-glucan than for oat β-glucan indicating a higher tendency towards solid-like behaviour for barley β-glucan than for oat β-glucan.

Defining Adequate Vitamin D Intake : Cross-sectional and Intervention Studies

D-vitamiini ylläpitää normaalia luun kasvua ja uudistumista koko elämän ajan. Suomessa, kuten monissa muissakin länsimaissa, väestön D-vitamiinitilanne on riittämätön – talvisin osalla jopa puutteellinen. Tässä väitöskirjassa on tutkittu, lisääkö D-vitamiini luumassan kertymistä kasvuiässä, ja ylläpitäkö D-vitamiini luuston tasapainoista aineenvaihduntaa aikuisiällä. Nämä vaikutukset saattavat ehkäisi osteoporoosin kehittymistä eri ikäkausina. Väitöskirjatyössä tutkittiin erisuuruisten D-vitamiinilisäysten vaikutuksia kolmessa eri ikäryhmässä, jotka olivat 11-12 -vuotiaat tytöt (N=228), 21-49 -vuotiaat miehet (N=54) ja 65-85 -vuotiaat naiset (N=52). Tutkittavat satunnaistettiin ryhmiin, jotka nauttivat joko lumevalmistetta tai 5-20 µg D3-vitamiinia vitamiinilisänä. Tutkimukset olivat kaksoissokkoutettuja. Tutkimuksen aikana tutkittavilta otettiin paastoveri- ja virtsanäytteitä. Lisäksi he täyttivät tutkimuslomakkeen taustatietojen kartoittamiseksi sekä frekvenssikyselylomakkeen kalsiumin ja D-vitamiinin saannin selvittämiseksi. Tyttöjen luunmineraalitiheys (BMD) mitattiin DXA–laitteella ja miesten volumetrinen luuntiheys pQCT-menetelmällä. Näytteistä määritettiin mm. seerumin 25-hydroksi-D-vitamiinin (=S-25-OHD), lisäkilpirauhashormonin (=S-PTH) ja luun aineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden pitoisuuksia. Murrosikäisten tyttöjen poikkileikkaustutkimuksessa S-25-OHD- ja luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudet vaihtelivat kuukausien välillä; suurimmat pitoisuudet mitattiin syyskuussa ja pienimmät maaliskuussa, mikä kuvastaa vuodenaikaisvaihtelua. Vastaava vaihtelu havaittiin lannerangan ja reisiluun BMD:ssä. D-vitamiinilisäyksellä oli myönteinen vaikutus tyttöjen luumassan lisääntymiseen. Suurin D-vitamiinilisä (10 µg/vrk) lisäsi luumassaa 17.2% enemmän reisiluussa ja 12.5% enemmän lannerangassa verrattuna lumevalmistetta nauttivien tyttöjen vastaaviin tuloksiin, mutta tulos riippui hoitomyöntyvyydestä. D-vitamiinin vaikutus luustoon välittyi vähentyneen luun hajotuksen kautta. Tutkimustuloksiin perustuen riittävä D-vitamiinin saanti murrosikäisille tytöille on 15 µg/vrk. D-vitamiinilisän vaikutus 65-85 -vuotiaiden naisten S-25-OHD-pitoisuuteen vakioitui kuudessa viikossa annoksen ollessa 5-20 µg/vrk. Näillä D-vitamiiniannoksilla ei saavutettu tavoiteltavaa S-25-OHD-pitoisuutta, joka on 80 nmol/l. Arvioimme, että 60 nmol/l -pitoisuuden, jota esiintyy kesäisin tämän ikäryhmän suomalaisilla, tämän ikäryhmän naiset saavuttaisivat 24 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla. Terveillä miehillä havaittiin vuodenaikaisvaihtelu S-25-OHD- ja S-PTH-pitoisuudessa sekä luun hajotusta kuvaavassa merkkiainepitoisuudessa. Toisaalta vaihtelua ei havaittu radiuksen volumetrisessä luuntiheydessä eikä luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudessa. Vuodenaikaisvaihtelu estettiin 17 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla, mutta tämän ei havaittu vaikuttavan radiuksen luuntiheyteen kuusi kuukautta kestävän tutkimuksen aikana. Yhteenvetona todetaan, että D-vitamiinin saanti on edelleenkin riittämätöntä tutkimusten kohderyhmillä. Tämä näkyy S-25-OHD- ja PTH-pitoisuuden sekä luunaineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden vuodenaikaisvaihteluna, mikä on haitallista luuston hyvinvoinnille. D-vitamiinin saantia tulisi lisätä, jotta vähintäänkin riittävä D-vitamiinitilanne (S-25-OHD>50 nmol/l) tai mahdollisesti jopa tavoiteltava D-vitaminitilanne (S-25-OHD≥80 nmol/l) saavutettaisiin. Jotta D-vitamiinin saannin lisääminen olisi kaikissa ikäryhmissä mahdollista, on suunniteltava nykyistä enemmän D-vitamiinilla täydennettyjä elintarvikkeita.

Synthesis, Reactivity and Biological Activity of 17β-HSD1 Inhibitors Based on a Thieno[2,3-d]pryrimidin-4(3H)-one Core

Breast cancer is the most common cancer in women in Western countries. In the early stages of development most breast cancers are hormone-dependent, and estrogens, especially estradiol, have a pivotal role in their development and progression. One approach to the treatment of hormone-dependent breast cancers is to block the formation of the active estrogens by inhibiting the action of the steroid metabolising enzymes. 17beta-Hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (17beta-HSD1) is a key enzyme in the biosynthesis of estradiol, the most potent female sex hormone. The 17beta-HSD1 enzyme catalyses the final step and converts estrone into the biologically active estradiol. Blocking 17beta-HSD1 activity with a specific enzyme inhibitor could provide a means to reduce circulating and tumour estradiol levels and thus promote tumour regression. In recent years 17beta-HSD1 has been recognised as an important drug target. Some inhibitors of 17beta-HSD1 have been reported, however, there are no inhibitors on the market nor have clinical trials been announced. The majority of known 17beta-HSD1 inhibitors are based on steroidal structures, while relatively little has been reported on non-steroidal inhibitors. As compared with 17beta-HSD1 inhibitors based on steroidal structures, non-steroidal compounds could have advantages of synthetic accessibility, drug-likeness, selectivity and non-estrogenicity. This study describes the synthesis of large group of novel 17beta-HSD1 inhibitors based on a non-steroidal thieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-one core. An efficient synthesis route was developed for the lead compound and subsequently employed in the synthesis of thieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-one based molecule library. The biological activities and binding of these inhibitors to 17beta-HSD1 and, finally, the quantitative structure activity relationship (QSAR) model are also reported. In this study, several potent and selective 17beta-HSD1 inhibitors without estrogenic activity were identified. This establishment of a novel class of inhibitors is a progressive achievement in 17beta-HSD1 inhibitor development. Furthermore, the 3D-QSAR model, constructed on the basis of this study, offers a powerful tool for future 17beta-HSD1 inhibitor development. As part of the fundamental science underpinning this research, the chemical reactivity of fused (di)cycloalkeno thieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-ones with electrophilic reagents, i.e. Vilsmeier reagent and dimethylformamide dimethylacetal, was investigated. These findings resulted in a revision of the reaction mechanism of Vilsmeier haloformylation and further contributed to understanding the chemical reactivity of this compound class. This study revealed that the reactivity is dependent upon a stereoelectronic effect arising from different ring conformations.

Pentitol phosphate dehydrogenases: Discovery, characterization and use in D-arabitol and xylitol production by metabolically engineered Bacillus subtilis

The ultimate goal of this study has been to construct metabolically engineered microbial strains capable of fermenting glucose into pentitols D-arabitol and, especially, xylitol. The path that was chosen to achieve this goal required discovery, isolation and sequencing of at least two pentitol phosphate dehydrogenases of different specificity, followed by cloning and expression of their genes and characterization of recombinant arabitol and xylitol phosphate dehydrogenases. An enzyme of a previously unknown specificity, D-arabitol phosphate dehydrogenase (APDH), was discovered in Enterococcus avium. The enzyme was purified to homogenity from E. avium strain ATCC 33665. SDS/PAGE revealed that the enzyme has a molecular mass of 41 ± 2 kDa, whereas a molecular mass of 160 ± 5 kDa was observed under non-denaturing conditions implying that the APDH may exist as a tetramer with identical subunits. Purified APDH was found to have narrow substrate specificity, converting only D-arabitol 1-phosphate and D-arabitol 5-phosphate into D-xylulose 5-phosphate and D-ribulose 5-phosphate, respectively, in the oxidative reaction. Both NAD+ and NADP+ were accepted as co-factors. Based on the partial protein sequences, the gene encoding APDH was cloned. Homology comparisons place APDH within the medium chain dehydrogenase family. Unlike most members of this family, APDH requires Mn2+ but no Zn2+ for enzymatic activity. The DNA sequence surrounding the gene suggests that it belongs to an operon that also contains several components of phosphotransferase system (PTS). The apparent role of the enzyme is to participate in arabitol catabolism via the arabitol phosphate route similar to the ribitol and xylitol catabolic routes described previously. Xylitol phosphate dehydrogenase (XPDH) was isolated from Lactobacillus rhamnosus strain ATCC 15820. The enzyme was partially sequenced. Amino acid sequences were used to isolate the gene encoding the enzyme. The homology comparisons of the deduced amino acid sequence of L. rhamnosus XPDH revealed several similar enzymes in genomes of various species of Gram-positive bacteria. Two enzymes of Clostridium difficile and an enzyme of Bacillus halodurans were cloned and their substrate specificities together with the substrate specificity of L. rhamnosus XPDH were compared. It was found that one of the XPDH enzymes of C. difficile and the XPDH of L. rhamnosus had the highest selectivity towards D-xylulose 5-phosphate. A known transketolase-deficient and D-ribose-producing mutant of Bacillus subtilis (ATCC 31094) was further modified by disrupting its rpi (D-ribose phosphate isomerase) gene to create D-ribulose- and D-xylulose-producing strain. Expression of APDH of E. avium and XPDH of L. rhamnosus and C. difficile in D-ribulose- and D-xylulose-producing strain of B. subtilis resulted in strains capable of converting D-glucose into D-arabitol and xylitol, respectively. The D-arabitol yield on D-glucose was 38 % (w/w). Xylitol production was accompanied by co-production of ribitol limiting xylitol yield to 23 %.

Identification of the fungal catabolic D-galacturonate pathway

Pectin is a natural polymer consisting mainly of D-galacturonic acid monomers. Microorganisms living on decaying plant material can use D-galacturonic acid for growth. Although bacterial pathways for D-galacturonate catabolism had been described previously, no eukaryotic pathway for D-galacturonate catabolism was known at the beginning of this work. The aim of this work was to identify such a pathway. In this thesis the pathway for D-galacturonate catabolism was identified in the filamentous fungus Trichoderma reesei. The pathway consisted of four enzymes: NADPH-dependent D-galacturonate reductase (GAR1), L-galactonate dehydratase (LGD1), L-threo-3-deoxy-hexulosonate aldolase (LGA1) and NADPH-dependent glyceraldehyde reductase (GLD1). In this pathway D-galacturonate was converted to pyruvate and glycerol via L-galactonate, L-threo-3-deoxy-hexulosonate and L-glyceraldehyde. The enzyme activities of GAR1, LGD1 and LGA1 were present in crude mycelial extract only when T. reesei was grown on D-galacturonate. The activity of GLD1 was equally present on all the tested carbon sources. The corresponding genes were identified either by purifying and sequencing the enzyme or by expressing genes with homology to other similar enzymes in a heterologous host and testing the activities. The new genes that were identified were expressed in Saccharomyces cerevisiae and resulted in active enzymes. The GAR1, LGA1 and GLD1 were also produced in S. cerevisiae as active enzymes with a polyhistidine-tag, and purified and characterised. GAR1 and LGA1 catalysed reversible reactions, whereas only the forward reactions were observed for LGD1 and GLD1. When gar1, lgd1 or lga1 was deleted in T. reesei the deletion strain was unable to grow with D-galacturonate as the only carbon source, demonstrating that all the corresponding enzymes were essential for D-galacturonate catabolism and that no alternative D-galacturonate pathway exists in T. reesei. A challenge for biotechnology is to convert cheap raw materials to useful and more valuable products. Filamentous fungi are especially useful for the conversion of pectin, since they are efficient producers of pectinases. Identification of the fungal D-galacturonate pathway is of fundamental importance for the utilisation of pectin and its conversion to useful products.