From epithelial to mesenchymal: regulation of invasive cancer cell motility

Metastasis is the main cause of death among cancer patients. In order to initiate the metastatic cascade cancer cells have to undergo epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). In EMT epithelial cells lose their cell-cell and cell-extracellular matrix (ECM) contacts and become more motile. The expression of the transcription factor Slug and of the mesenchymal intermediate filament vimentin is induced during EMT. Vimentin is often overexpressed in malignant epithelial cancers but the functional role of vimentin remains incompletely understood. In addition, kinases such as AKT and ERK are known to be involved in the regulation of EMT and cancer cell motility but the mechanisms underlining their functions are often unclear. Integrins are heterodimeric receptors that attach cells to the surrounding tissue and participate in regulating cell migration and invasion. Changes in integrin activity are linked to increased cell motility and further cancer metastasis. The aim for my PhD studies was to investigate the role of cellular signalling pathways and vimentin in the regulation of cancer cell motility and EMT. Our results revealed that in prostate cancer the downregulation of AKT1 and AKT2, but not AKT3, induces activation of cell surface 1-integrins leading to enhanced cell adhesion, migration and invasion. In addition, our findings demonstrated a reciprocal regulatory interaction between vimentin and ERK2 facilitating ERK-mediated phosphorylation of Slug at serine-87 (S87) in breast cancer. Surprisingly, Slug S87 phosphorylation is dispensable for E-cadherin repression but essential for the induction of vimentin and Axl expression in early onset of EMT. Our findings reveal previously unknown mechanistic information of how prostate and breast cancer cell motility and disease progression is regulated

Hemiselluloosien talteenotto paineistetulla kuumavesiuutolla tuotetuista puu-uutteista

Puunjalostusteollisuus keskittyy tällä hetkellä lähinnä sellun ja paperin tuotantoon. Sellun tuotannossa käytetään puun komponenteista vain selluloosa. Puun muita pääkomponentteja ovat hemiselluloosa ja ligniini. Nämä yhdisteet ovat mahdollisia tulevaisuuden biomateriaalien lähtöaineita, mutta tähän mennessä ne on jätetty käyttämättä hyödyksi. Paineistettu kuumavesiuutto on menetelmä, jolla hemiselluloosat ja ligniinit olisi mahdollista erottaa puumateriaalista ennen sellunkeittoa, ja sen jälkeen fraktioida uutteesta erilleen jatkojalostusta varten. Fraktioinnista on tehty tutkimusta monella erilaisella menetelmällä ja eri menetelmiä yhdistelemällä. Tämä kandidaatin työ on kirjallinen työ, jossa käsitellään paineistettua kuumavesiuuttoa, sekä eri yksikköoperaatioita ja niiden mahdollisuuksia hemiselluloosan erotukseen puu-uutteista. Membraanisuodatus on menetelmä, jolla puu-uutteesta saadaan erotettua konsentroitu hemiselluloosafraktio. Membraanisuodatuksessa on kuitenkin puu-uutteiden tapauksessa havaittu ongelmia muun muassa kalvon likaantumisen kanssa. Yhdistämällä muutamia eri yksikköoperaatioita, saadaan parannettua membraanisuodatuksen tehoa, sekä hemiselluloosan puhtautta ja saantoa. Näitä mahdollisia yksikköoperaatioita ovat adsorptio, hapetus, saostus, kromatografiset menetelmät ja neste-nesteuutto.

Koron- ja valuutanvaihtosopimus sekä keskuspankkien päätösten vaikutus sen hintaan

Tutkimuksen tavoitteena on luoda kirjallisuuskatsaus koron- ja valuutanvaihtosopimuksen toimintaan ja hinnoitteluun, sekä tutkia vaikuttavatko eri keskuspankkien rahapoliittiset päätökset ja tapahtumat niiden hintaan. Talousteorian mukaan koron- ja valuutanvaihtosopimuksessa korkoeroa ei tulisi olla, vaan kyseisen korkokäyrän arvon tulisi olla nolla. Tästä huolimatta finanssikriisin jälkeen EURSEK koron- ja valuutanvaihtosopimuksen osto- ja myyntihinnan välinen erotus on kasvanut merkittävästi, mahdollistaen tiettyjen taloudellisten toimijoiden arbitraasivoitot. Tämä tutkimus on sekä kirjallisuuskatsaus että empiirinen tutkimus, jossa tutkitaan onko keskuspankkien päätöksillä tilastollisesti merkittävää vaikutusta EURSEK koron- ja valuutanvaihtosopimuksen korkokäyrään. Koska koron- ja valuutanvaihtosopimus on käytännössä koronvaihtosopimuksen sekä valuutanvaihtosopimuksen yhdistelmä, puramme tämän johdannaisen sekä korko- että valuuttaosaan ja tarkastelemme näiden kaikkien hinnanmuodostumista ensin erikseen, ja sitten yhdisteltynä koron- ja valuutanvaihtosopimuksena. Empiirisen osuuden aineistona on Euroopan keskuspankin sekä Ruotsin keskuspankin rahapoliittisia päätöksiä ja -tapahtumia syyskuulta 2008 kesäkuulle 2012, joita tutkimukseen valikoitui yhteensä 49 tutkittavaksi tapahtumaksi. Näiden tapahtumien tilastollista merkitystä EURSEK koron- ja valuutanvaihtosopimuksen toteutuneelle korkokäyrän liikkeille testattiin parittaisena t-testinä, jossa vertailtiin havaittua tuottoa eli todellista korkokäyrän liikettä odotettuun tuottoon joka on nolla. Testien perusteella tilastollista merkitystä ei havaittu. Tutkimusaineiston tapahtumia tutkittaessa käytettiin sekä kahden että viiden päivän tapahtumaikkunoita, jotta nähtäisiin lisäksi se, onko tapahtumaikkunan pituudella merkitystä saatuihin tuloksiin. Joitain eroja olikin havaittavissa, mutta molemmissa tapauksissa H0-hypoteesi hylättiin. Vaikka EKP:n ja Riksbankenin rahapoliittiset päätökset muokkaavatkin rahan tarjontaa eri markkinoilla, taloudellisten toimijoiden todellinen kysyntä ja tarjonta näyttävät muuttavan EURSEK koron- ja valuutanvaihtosopimusten korkokäyriä vielä enemmän.

Lignoselluloosapohjaisten väkevähappohydrolysaattien kromatografinen fraktiointi

Väkevän hapon katalysoiman hydrolyysin avulla lignoselluloosasta on mahdollista valmistaa arvokkaita sokereita. Katalyyttinä toimiva happo voidaan käyttää uudelleen hydrolyysissä, jos se saadaan erotettua sokereista ilman neutralointia. Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli selvittää, soveltuuko happoretardaatiotekniikka väkevähappohydrolysaatin fraktiointiin. Työssä verrattiin happoretardaatiotekniikkaa elektrolyyttiekskluusiotekniikkaan. Työn kirjallisuusosassa käsiteltiin happoretardaation ja elektrolyyttiekskluusion teoriaa. Lisäksi esiteltiin elektrolyyttiekskluusioon ja happoretardaatioon liittyviä tutkimuksia. Työn kokeellisessa osassa suoritettiin panoskromatografiakokeita käyttäen syöttöliuoksena rikkihappoa, etikkahappoa, glukoosia ja ksyloosia sisältävää synteettistä liuosta. Erotusmateriaaleina käytettiin neljää eri anionin- ja yhtä kationinvaihtohartsia. Kokeiden perusteella tutkittiin anioninvaihtohartsin tyypin ja kolonnin latauksen vaikutusta happoretardaatiotekniikalla saavutettavaan erotustulokseen sekä verrattiin elektrolyyttiekskluusiota happoretardaatioon. Työn tulosten perusteella rikkihappo laimeni happoretardaatiotekniikalla jopa 20-kertaisesti kromatografiakolonniin syötettyyn liuokseen verrattuna, riippumatta kolonnin latauksesta ja anioninvaihtohartsista. Rikkihapon laimenemisen vuoksi happoretardaatio ei soveltunut lignoselluloosapohjaisten väkevähappohydrolysaattien fraktiointiin. Elektrolyyttiekskluusiotekniikalla rikkihapon laimeneminen oli merkittävästi vähäisempää, minkä vuoksi elektrolyyttiekskluusion todettiin soveltuvan happoretardaatiota paremmin lignoselluloosapohjaisten väkevähappohydrolysaattien fraktiointiin.

Maidon prosessointi ja prosessoinnin aiheuttamat vatsavaivat

Maidon prosessoinnilla, erityisesti homogenoinilla, on vaikutusta maidon rasvapisaroihin. Homogenoinnin seurauksena rasvapisaroiden koko pienenee ja pinta-ala kasvaa. Homogenointi aiheuttaa myös proteiinien erilaisen jakautumisen rasvapisaroiden ja vesifaasin välillä verrattuna homogenoimattomaan maitoon. Maidon pastörointi saa aikaan heraproteiinien denaturoitumisen. Prosessoimattoman maidon rasvapisaroiden kalvo koostuu pääasiassa glykoproteiineista, polaarisista lipideistä, kolesterolista ja entsyymeistä., kun taas prosessoidun maidon rasvapisaroiden kalvo muodostuu suurimmaksi osaksi kaseiinista ja denaturoituneista heraproteiineista. Osa terveistä aikuisista on kertonut sietävänsä homogenoimatonta ja pastöroimatonta raakamaitoa, mutta saavansa oireita homogenoidusta ja pastöroidusta prosessoidusta maidosta. Kliinisen ravitsemustutkimuksen tarkoituksena oli selvittää prosessoidun maidon sekä raakamaidon aiheuttamia vatsavaivoja sekä aterianjälkeistä aineenvaihduntaa tällaisilla henkilöillä. Ongelmana aikaisemmissa kliinisissä tutkimuksissa on ollut se, että todetut vatsavaivat perustuvat henkilön omaan kertomukseen, jolloin vaivojen objektiivinen todentaminen on vaikeaa. Kaksoissokotettuun satunnaistettuun vaihtovuorokokeeseen osallistui seitsemän tervettä tutkimushenkilöä. Tutkimushenkilöiden kokemat vatsavaivat todennettiin oirepäiväkirjan ja nieltävän SmartPill-kapselin avulla. SmartPill-kapseli mittaa ruuansulatuskanavan pH:ta, painetta ja lämpötilaa. Tutkimushenkilöiden raportoimia vatsaoireita verrattiin SmartPill-kapselin mittaamiin vasteisiin suolistosta. Lisäksi eri maitoaterioiden jälkeistä aineenvaihduntaa tutkittiin verinäytteiden avulla. Tutkimuksessa saatiin viitteitä siitä, että prosessoitu maito ja raakamaito käyttäytyvät ruuansulatuskanavassa eri tavoin. Tämä näkyi erityisesti veren triasyyliglyseroli- ja glukoosipitoisuuksissa. Prosessoidun maitoaterian jälkeen tutkimushenkilöt kokivat enemmän vatsaoireita kuin raakamaitoaterian jälkeen. Suuresta hajonnasta ja pienestä otoksesta johtuen erot eivät kuitenkaan olleet tilastollisesti merkitseviä. Tutkimuksen aikana ilmeni ongelmia SmartPill-kapselin käytössä. Kuitenkin SmartPill-kapseli voisi olla yksi keino prosessoidun maidon aiheuttamien vatsaoireiden objektiiviseen todentamiseen, jos SmartPill-kapselin mittaama suoliston paine olisi yhteydessä koettuihin vatsaoireisiin.

Ultraäänen käyttö ligniinin ja hemiselluloosan ertuksessa puu-uutteesta

Puusta valmistetussa puu-uutteessa on puun polymeerejä, ligniiniä ja hemiselluloosaa, joiden käyttöä halutaan lisätä biojalostamoissa. Polymeerit tulisi erottaa mahdollisimman puhtaasti jatkojalostusta varten. Erotus voidaan tehdä ultrasuodatuksella. Puu-uutetta pitää kuitenkin esikäsitellä, sillä polymeerit ovat lähes samankokoisia. Ultraäänikäsittelyn on osoitettu kasvattavan ligniinin moolimassaa, jolloin myös erotus parantuisi. Ultraäänikäsittely on aikaisemmin käytettyihin esikäsittelymenetelmiin verrattuna ympäristöystävällisempi, sillä sen käytössä ei tarvita erillisiä kemikaaleja. Tämän työn tavoitteena oli selvittää, kuinka ultraäänikäsittely vaikuttaa ligniinin ja hemiselluloosan erotukseen PHWE-puu-uutteesta. Näytteen pH säädettiin emäksiseksi, näyte ultraäänikäsiteltiin eri koeolosuhteissa ja ultrasuodatettiin. Ultraäänikäsiteltyä näytettä verrattiin käsittelemättömään referenssinäytteeseen. Näytteet analysoitiin UV- ja TOC-analyyseillä konsentraattien ligniini- ja hiilipitoisuuksien selvittämiseksi. Lisäksi tarkasteltiin suodatusprosessin parametreja. Tulosten perusteella ultraäänikäsittely paransi ligniinin ja hemiselluloosan erotusta erilleen. Erotus parani eniten pH 12 -näytteessä, joka ultraäänikäsiteltiin 65 °C lämpötilassa, 45 minuutin ajan laiteteholla 175 W.

Glycosylation and Glycodiversification in Polyketide Antibiotics: Unraveling Biosynthetic Steps in Nogalamycin Formation

Soil-dwelling Streptomyces bacteria are known for their ability to produce biologically active compounds such as antimicrobial, immunosuppressant, antifungal and anticancer drugs. S. nogalater is the producer of nogalamycin, a potential anticancer drug exhibiting high cytotoxicity and activity against human topoisomerases I and II. Nogalamycin is an anthracycline polyketide comprising a four-ring aromatic backbone,a neutral deoxy sugar at C7, and an amino sugar attached via an O–C bond at C1 and a C–C bond between C2 and C5´´. This kind of attachment of the amino sugar is unusual thus making the structure of the compound highly interesting. The sugar is also associated with the biological activity of nogalamycin, as it facilitates binding to DNA. Furthermore, the sugar moieties of anthracyclines are often crucial for their biological activity. Together the interesting attachment of the amino sugar and the general reliance of polyketides on the sugar moieties for bioactivity have made the study of the biosynthesis of nogalamycin attractive. The sugar moieties are typically attached by glycosyltransferases, which use two substrates: the donor and the acceptor. The literature review of the thesis is focused on the glycosylation of polyketides and the possibilities to alter their glycosylation patterns. My own thesis work revolves around the biosynthesis of nogalamycin. We have elucidated the individual steps that lead to its rather unique structure. We reconstructed the whole biosynthetic pathway in the heterologous host S. albus using a cosmid and a plasmid. In the process, we were able to isolate new compounds when the cosmid, which contains the majority of the nogalamycin gene cluster, was expressed alone in the heterologous host. The new compounds included true intermediates of the pathway as well as metabolites, which were most likely altered by the endogenous enzymes of the host. The biological activity of the most interesting new products was tested against human topoisomerases I and II, and they were found to exhibit such activities. The heterologous expression system facilitated the generation of mutants with inactivated biosynthetic genes. In that process, we were able to identify the functions of the glycosyltransferases SnogE and SnogD, solve the structure of SnogD, discover a novel C1-hydroxylase system comprising SnoaW and SnoaL2, and establish that the two homologous non-heme α-ketoglutarate and Fe2+ dependent enzymes SnoK and SnoN catalyze atypical reactions on the pathway. We demonstrated that SnoK was responsible for the formation of the additional C–C bond, whereas SnoN is an epimerase. A combination of in vivo and in vitro techniques was utilized to unravel the details of these enzymes. Protein crystallography gave us an important means to understand the mechanisms. Furthermore, the solved structures serve as platforms for future rational design of the enzymes.