Latent TGF-β binding proteins -3 and -4 : transcriptional control and extracellular matrix targeting

Extracellular matrix (ECM) is a complex network of various proteins and proteoglycans which provides tissues with structural strength and resilience. By harvesting signaling molecules like growth factors ECM has the capacity to control cellular functions including proliferation, differentiation and cell survival. Latent transforming growth factor β (TGF-β) binding proteins (LTBPs) associate fibrillar structures of the ECM and mediate the efficient secretion and ECM deposition of latent TGF-β. The current work was conducted to determine the regulatory regions of LTBP-3 and -4 genes to gain insight into their tissue-specific expression which also has impact on TGF-β biology. Furthermore, the current research aimed at defining the ECM targeting of the N-terminal variants of LTBP-4 (LTBP-4S and -4L), which is required to understand their functions in tissues and to gain insight into conditions in which TGF-β is activated. To characterize the regulatory regions of LTBP-3 and -4 genes in silico and functional promoter analysis techniques were employed. It was found that the expression of LTBP-4S and -4L are under control of two independent promoters. This finding was in accordance with the observed expression patterns of LTBP-4S and -4L in human tissues. All promoter regions characterized in this study were TATAless, GC-rich and highly conserved between human and mouse species. Putative binding sites for Sp1 and GATA family of transcription factors were recognized in all of these regulatory regions. It is possible that these transcription factors control the basal expression of LTBP-3 and -4 genes. Smad binding element was found within the LTBP-3 and -4S promoter regions, but it was not present in LTBP-4L promoter. Although this element important for TGF-β signaling was present in LTBP-4S promoter, TGF-β did not induce its transcriptional activity. LTBP-3 promoter activity and mRNA expression instead were stimulated by TGF-β1 in osteosarcoma cells. It was found that the stimulatory effect of TGF-β was mediated by Smad and Erk MAPK signaling pathways. The current work explored the ECM targeting of LTBP-4S and identified binding partners of this protein. It was found that the N-terminal end of LTBP-4S possesses fibronectin (FN) binding sites which are critical for its ECM targeting. FN deficient fibroblasts incorporated LTBP-4S into their ECM only after addition of exogenous FN. Furthermore, LTBP-4S was found to have heparin binding regions, of which the C-terminal binding site mediated fibroblast adhesion. Soluble heparin prevented the ECM association of LTBP-4S in fibroblast cultures. In the current work it was observed that there are significant differences in the secretion, processing and ECM targeting of LTBP-4S and -4L. Interestingly, it was observed that most of the secreted LTBP-4L was associated with latent TGF-β1, whereas LTBP-4S was mainly secreted as a free form from CHO cells. This thesis provides information on transcriptional regulation of LTBP-3 and -4 genes, which is required for the deeper understanding of their tissue-specific functions. Further, the current work elucidates the structural variability of LTBPs, which appears to have impact on secretion and ECM targeting of TGF-β. These findings may advance understanding the abnormal activation of TGF-β which is associated with connective tissue disorders and cancer.

Computationally Efficient Methods for MDL-Optimal Density Estimation and Data Clustering

The Minimum Description Length (MDL) principle is a general, well-founded theoretical formalization of statistical modeling. The most important notion of MDL is the stochastic complexity, which can be interpreted as the shortest description length of a given sample of data relative to a model class. The exact definition of the stochastic complexity has gone through several evolutionary steps. The latest instantation is based on the so-called Normalized Maximum Likelihood (NML) distribution which has been shown to possess several important theoretical properties. However, the applications of this modern version of the MDL have been quite rare because of computational complexity problems, i.e., for discrete data, the definition of NML involves an exponential sum, and in the case of continuous data, a multi-dimensional integral usually infeasible to evaluate or even approximate accurately. In this doctoral dissertation, we present mathematical techniques for computing NML efficiently for some model families involving discrete data. We also show how these techniques can be used to apply MDL in two practical applications: histogram density estimation and clustering of multi-dimensional data.

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.