Mitotic regulation by Polo-like kinase 1 and the Chromosomal Passenger Complex

During mitosis, the duplicated genome must be accurately divided between two daughter cells. Polo-like kinase 1 (Plk1) and Aurora B kinase, together with its binding partners Incenp, Survivin and Borealin (chromosomal passenger complex, CPC), have key roles in coordinating mitotic events. The accuracy of cell division is safeguarded by a signaling cascade termed the mitotic spindle checkpoint (SC), which ensures that chromosomes are not physically separated before correct bipolar attachments have been formed between kinetochores and spindle microtubules (MT). An inhibitory “wait anaphase” signal, which delays chromosome separation (anaphase onset), is created at individual kinetochores and broadcasted throughout the cell in response to lack of kinetochore-microtubule (kMT) attachment or proper interkinetochore tension. It is believed that the fast turnover of SC molecules at kinetochores contributes to the cell’s ability to produce this signal and enables rapid responses to changing cellular conditions. Kinetochores that lack MT attachment and tension express a certain phosphoepitope called the 3F3/2 phosphoepitope, which has been linked to SC signaling. In the experimental part, we investigated the regulation of the 3F3/2 phosphoepitope, analyzed whether CPC molecules turn over at centromeres, and dissected the mitotic roles of the CPC using a microinjection technique that allowed precise temporal control over its function. We found that the kinetochore 3F3/2 phosphoepitope is created by Plk1, and that CPC proteins exhibit constant exchange at centromeres. Moreover, we found that CPC function is necessary in the regulation of chromatid movements and spindle morphology in anaphase. In summary, we identified new functions of key mitotic regulators Plk1 and CPC, and provided insighs into the coordination of mitotic events.

Messiah

r1955, Boston.

Social competence and loneliness during the school years - Issues in assessment, interrelations and intergenerational transmission

Väitöskirjassa tarkastellaan kouluikäisten lasten ja nuorten sosiaalisen kompetenssin ja yksinäisyyden mittaamista, yhteyksiä ja periytyvyyttä vanhemmilta heidän lapsilleen. Alakouluikäisten lasten tutkimusaineisto (n=985) koostuu lapsilta itseltään, heidän luokkatovereiltaan, opettajiltaan ja vanhemmiltaan vuosina 2000 - 2004 osana Merkitystä etsimässä – tutkimusprojektia (M. Vauras) kerätystä aineistosta. Mukana on itse-, toveri-, opettaja- ja vanhempien arviot lasten sosiaalisesta kompetenssista, seuranta-aineisto lasten yksinäisyydestä, opettajien arviot lasten motivationaalisesta orientaatiosta, standardoiduin testisarjoin arvioidut akateemiset taidot sekä lasten äitien ja isien arviot omasta yksinäisyydestään ja koetusta kyvykkyydestään toimia vanhempana. Yläkouluikäisten nuorten (n=386) aineisto koostuu vuosina 2006 – 2007 osana Sosioemotionaalinen oppiminen ja hyvinvointi yläkouluyhteisössä (P. M. Niemi) kerätystä nuorten yksinäisyyden, sosiaalisen ahdistuneisuuden ja sosiaalisen fobian seuranta-aineistosta. Mitattavuutta (päätavoite 1) tutkittiin erityisesti monitahoarviointien rakenteiden yhtenäisyyksiä, subjektiivisten arvioiden ajallista pysyvyyttä sekä mittareiden validiteettia ja reliabiliteettia testaamalla. Sosiaalisen kompetenssin ja yksinäisyyden keskinäisten yhteyksien lisäksi tarkasteltiin näiden yhteyttä alakoululaisten oppimiseen sekä yläkou¬lulaisten psykososiaaliseen hyvinvointiin (päätavoite 2). Kolmantena päätavoitteena oli selvittää yksinäisyyden mahdollista periytymistä vanhemmilta lapsille. Osana ensimmäistä päätavoitetta kehitettiin Monitahoarviointi sosiaalisesta kompetenssista (MASK) -arviointimenetelmä (artikkeli 1). Konfirmatorisen faktorianalyysin tulosten perusteella nelifaktorinen rakenne (prososiaalisuus sisältäen yhteistyötaidot ja empatiakyvyn sekä antisosiaalisuus sisältäen impulsiivisuuden ja häiritsevyyden) sopi sekä lasten itsensä, heidän luokkatovereidensa, opettajiensa että vanhempiensa tekemiin arviointeihin. Eri tahojen arviointien väliset korrelaatiot olivat tilastollisesti merkitseviä, joskin suhteellisen matalia, ts. eri tahojen näkökulmat lapsen sosiaalisesta kompetenssista ovat toisistaan eriäviä. Täten eri arvioitsijatahojen käyttäminen on kokonaisuuden tutkimisen kannalta tärkeää. Toisena mittaamiseen liittyvänä tavoitteena oli validoida Hozan, Bukowskin ja Beeryn (2000) sosiaalisen ja emotionaalisen yksinäisyyden mittari suomalaisille lapsille (artikkeli 3) ja nuorille (artikkeli 4) soveltuvaksi sekä tutkia, ovatko lasten ja nuorten arviot omasta yksinäisyydestään ajallisesti pysyviä. Alakoululaisten lasten osalta yksinäisyys, erityisesti sosiaalinen yksinäisyys osoittautui suhteellisen pysyväksi, mutta vahvistui entisestään yläkouluikäisten nuorten aineistoa tarkasteltaessa. Huomionarvoista sekä ala- että yläkoululaisten aineistoissa oli poikien kokema vahva emotionaalinen yksinäisyys. Molempien mittareiden osalta sekä validiteetti että reliabiliteetti todettiin hyväksyttäväksi ja niitä voidaan suositella lasten ja nuorten sosiaalisen kompetenssin ja yksinäisyyden arviointimenetelmiksi. Toisena päätavoitteena oli rakenneyhtälömallinnuksen keinoin tarkastella sosiaalisen kompetenssin ja yksinäisyyden yhteyksiä sekä keskenään (artikkelit 2 ja 3) että suhteessa lasten oppimiseen (artikkeli 2) ja nuorten psykososiaaliseen hyvinvointiin (artikkeli 4). Alakouluikäisten lasten osalta sosiaalinen kompetenssi oli yhteydessä pait¬si yksinäisyyteen myös opettajien oppilaistaan tekemiin motivationaalisen orientaation arvioihin sekä standardoiduin testien arvioituihin akateemisiin taitoihin. Yläkouluikäisten nuorten osalta yksinäisyys oli yhteydessä sosiaaliseen ahdistuneisuuteen ja sosiaaliseen fobiaan. Täten sosiaalisen kompetenssin voidaan katsoa olevan koululaisten hyvinvointia ja oppimista vahvistava, ja toisaalta yksinäisyyden nuorten psykososiaalista hyvinvointia heikentävä tekijä. Viimeisenä päätavoitteena mallinnettiin yksinäisyyden mahdollista periytyvyyttä. Ensimmäisessä vaiheessa periytyvyyttä tarkasteltiin koko perheen sisällä, vanhempien tai lasten sukupuolta erottelematta (artikkeli 2). Tässä rakenneyhtälömallissa vanhempien kokema yksinäisyys ennusti heikompaa kyvykkyydentunnetta vanhemmuudesta, joka edelleen ennusti lapsen heikompaa toveriarvioitua sosiaalista kompetenssia koulussa ja tätä kautta vahvempaa yksinäisyyden kokemusta. Toisessa mallissa eroteltiin äitien ja isien sekä tyttöjen ja poikien aineistot, jotta periytyvyyttä voitiin tarkastella äiti-tytär, äiti-poika, isä-tytär ja isä-poika dyadisuhteissa. Rakenneyhtälömallinnuksen tulosten perusteella sekä äitien että isien kokema yksinäisyys ennusti

The Integrin Tail: A Tale of Cell Motility and Division

Integrin transmembrane receptor functions are regulated by adaptor molecules binding to their alpha and beta subunit intracellular domains, or tails, thus affecting integrin traffic and adhesion during e.g. cell motility. Interestingly, many cellular proteins function in both cell motility and cell division, thus raising the possibility that integrins might be involved in regulating the cell cycle. A thorough understanding of cell division is essential in cell biology and in human malignancies. It is well established that failures to complete cell cycle can give rise to genetically unstable cells with tumorigenic properties. Transformed cells promote the disruption of intercellular adhesions such as tight junctions, and this correlates with the onset of cell motility, invasion and unfavorable prognosis in cancer. In this study, we analyzed integrin regulation, mediated by adaptor binding to the  subunit tail, during cell motility and cell division. We revealed a novel molecular mechanism by which Rab21, through association with the integrin alpha subunits, drives integrin endosomal traffic during mitotic phases. In addition, we found indications for this finding in vivo, as RAB21 gene deletions were mapped in ovarian and prostate cancer samples. Importantly, the multinucleated phenotype of cultured ovarian cancer cells could be reverted by Rab21 overexpression. In this thesis work, we also show how the tight junction protein ZO-1 unexpectedly interacts with the 5 integrin cytoplasmic domain in the lamellipodia to promote cell motility and at the cleavage furrow to support separation of the daughter cells. The alpha5-ZO-1 complex formation was dependent on PKC which regulates ZO-1 phosphorylation and its subcellular localization. In addition, by an in situ detection method, we showed that a subset of metastatic human lung cancers expressed the alpha5beta-ZO-1 complex. Taken together, we were able to identify new molecular pathways that regulate integrin functions in an alpha tail-mediated fashion. These findings firmly suggest that genetic alterations in integrin traffic may lead to progression of tumorigenesis as a result of failed cell division. Also, the interplay of integrins and ZO-1 in forming spatially regulated adhesive structures broadens our view of crosstalk between pathways and distinct adhesive structures that can be involved in cancer cell biology.

Functional characterization of proteins required for mitotic progression and the spindle assembly checkpoint

During mitotic cell division, the genetic material packed into chromosomes is divided equally between two daughter cells. Before the separation of the two copies of a chromosome (sister chromatids), each chromosome has to be properly connected with microtubules of the mitotic spindle apparatus and aligned to the centre of the cell. The spindle assembly checkpoint (SAC) monitors connections between microtubules and chromosomes as well as tension applied across the centromere. Microtubules connect to a chromosome via kinetochores, which are proteinaceous organelles assembled onto the centromeric region of the sister chromatids. Improper kinetochore-microtubule attachments activate the SAC and block chromosome segregation until errors are corrected and all chromosomes are connected to the mitotic spindle in a bipolar manner. The purpose of this surveillance mechanism is to prevent loss or gain of chromosomes in daughter cells that according to current understanding contributes to cancer formation. Numerous proteins participate in the regulation of mitotic progression. In this thesis, the mitotic tasks of three kinetochore proteins, Shugoshin 1 (Sgo1), INCENP, and p38 MAP kinase (p38 MAPK), were investigated. Sgo1 is a protector of centromeric cohesion. It is also described in the tension-sensing mechanism of the SAC and in the regulation of kinetochore-microtubule connections. Our results revealed a central role for Sgo1 in a novel branch of kinetochore assembly. INCENP constitutes part of the chromosomal passenger complex (CPC). The other members of the core complex are the Aurora B kinase, Survivin and Borealin. CPC is an important regulatory element of cell division having several roles at various stages of mitosis. Our results indicated that INCENP and Aurora B are highly dynamic proteins at the mitotic centromeres and suggested a new role for CPC in regulation of chromosome movements and spindle structure during late mitosis. The p38 MAPK has been implicated in G1 and G2 checkpoints during the cell cycle. However, its role in mitotic progression and control of SAC signaling has been controversial. In this thesis, we discovered a novel function for p38γ MAPK in chromosome orientation and spindle structure as well as in promotion of viability of mitotic cells.

Kelpo katsaus katoliseen kirkkoon maailmansotien välisessä Puolassa

Kirjallisuusarvostelu

The spindle assembly checkpoint as a drug target - Novel small-molecule inhibitors of Aurora kinases

Cell division (mitosis) is a fundamental process in the life cycle of a cell. Equal distribution of chromosomes between the daughter cells is essential for the viability and well-being of an organism: loss of fidelity of cell division is a contributing factor in human cancer and also gives rise to miscarriages and genetic birth defects. For maintaining the proper chromosome number, a cell must carefully monitor cell division in order to detect and correct mistakes before they are translated into chromosomal imbalance. For this purpose an evolutionarily conserved mechanism termed the spindle assembly checkpoint (SAC) has evolved. The SAC comprises a complex network of proteins that relay and amplify mitosis-regulating signals created by assemblages called kinetochores (KTs). Importantly, minor defects in SAC signaling can cause loss or gain of individual chromosomes (aneuploidy) which promotes tumorigenesis while complete failure of SAC results in cell death. The latter event has raised interest in discovery of low molecular weight (LMW) compounds targeting the SAC that could be developed into new anti-cancer therapeutics. In this study, we performed a cell-based, phenotypic high-throughput screen (HTS) to identify novel LMW compounds that inhibit SAC function and result in loss of cancer cell viability. Altogether, we screened 65 000 compounds and identified eight that forced the cells prematurely out of mitosis. The flavonoids fisetin and eupatorin, as well as the synthetic compounds termed SACi2 and SACi4, were characterized in more detail utilizing versatile cell-based and biochemical assays. To identify the molecular targets of these SAC-suppressing compounds, we investigated the conditions in which SAC activity became abrogated. Eupatorin, SACi2 and SACi4 preferentially abolished the tensionsensitive arm of the SAC, whereas fisetin lowered also the SAC activity evoked by lack of attachments between microtubules (MTs) and KTs. Consistent with the abrogation of SAC in response to low tension, our data indicate that all four compounds inhibited the activity of Aurora B kinase. This essential mitotic protein is required for correction of erratic MT-KT attachments, normal SAC signaling and execution of cytokinesis. Furthermore, eupatorin, SACi2 and SACi4 also inhibited Aurora A kinase that controls the centrosome maturation and separation and formation of the mitotic spindle apparatus. In line with the established profound mitotic roles of Aurora kinases, these small compounds perturbed SAC function, caused spindle abnormalities, such as multi- and monopolarity and fragmentation of centrosomes, and resulted in polyploidy due to defects in cytokinesis. Moreover, the compounds dramatically reduced viability of cancer cells. Taken together, using a cell-based HTS we were able to identify new LMW compounds targeting the SAC. We demonstrated for the first time a novel function for flavonoids as cellular inhibitors of Aurora kinases. Collectively, our data support the concept that loss of mitotic fidelity due to a non-functional SAC can reduce the viability of cancer cells, a phenomenon that may possess therapeutic value and fuel development of new anti-cancer drugs.

Soraääniä, sitaatteja ja suunnitelmallisuutta. Moniäänisyys Eira Stenbergin romaanituotannossa

Tutkin väitöskirjassani Eira Stenbergin (s. 1943) romaanituotannon moniäänisyyttä, joka liittyy niin subjektiin, kertomisen prosessiin kuin todellisuuskäsityksiin. Aineistonani ovat Stenbergin 1980–1990-luvulla kirjoittamat, tutkimusongelmani kannalta keskeiseen ajanjaksoon kuuluvat romaanit Paratiisin vangit (1984), Häikäisy (1987), Kuun puutarhat (1990) sekä Gulliverin tytär (1993). 1980-luvulla postmodernista tuli kirjallisen kulttuurin keskeisimpiä aiheita Suomessa, ja subjektista tuli ongelma jopa siinä määrin että puhuttiin sen kuolemasta. Ääni oli 1980-luvulla osa subjektia koskevaa keskustelua: yhtäältä nousevan feministisen liikkeen identiteettipoliittisena ja emansipatorisena metaforana, toisaalta jälkistrukturalismin antihumanismin uhkakuvana, joka koski subjektin ääntä alkuperän lähteenä ja persoonan ilmaisuna. Äänen käsitteen voidaan katsoa implikoivan jonkinlaista käsitystä subjektista, ja tarkastelenkin tutkimuksessani erityisesti henkilöhahmoja, kertojia ja kertomisen prosessia, mutta myös tekijän suunnitelmallisuutta ja kuulijaa kohti orientoitumista. Yhdistelen tutkimuksessani retorista kertomuksen teoriaa dekonstruktioon sekä feministisiin subjektiteorioihin. Myös Mihail Bahtinin käsitys moniäänisestä romaanista on työssäni keskeinen. Problematisoin tutkimuksessani äänen kytköksen sisimmän ilmaisuun, omistamiseen ja auktoriteettiin ja ymmärrän sen keskustelualueena, jossa kohtaavat erilaiset arvot ja näkemykset maailmasta. Tällöin kaikenkattava puhe subjektin kuolemasta sekä käsitykset 1980-luvun kirjallisuudesta maailmasta vieraantuneena ja yksityisen alueelle vetäytyvänä problematisoituvat. Stenbergin tuotannon perusteella voi sanoa, että kirjallisuuden äänet saavat merkityksensä vasta erilaisina äänensävyinä konkreettisissa ja ainutkertaisissa konteksteissa. Tämä viittaa tarpeeseen ymmärtää kirjallisuusteoreettisessa keskustelussa usein historiattomana ja universaalina nähty käsite historiaan paikantuneena: eivät vain erityiset aineistot, vaan myös erityiset kontekstit määrittelevät äänen saamia merkityksiä.

Mistä on hyvät tytöt tehty? Somalitytöt ja maineen merkitykset

Tutkimus käsittelee islaminuskoisten somalityttöjen hyvään ja huonoon maineeseen liittyviä uskonnollisia, kulttuurisia ja etnisiä määrittelyjä ja niiden merkityksiä heidän arjessaan. Turussa hankittu etnografinen tutkimusaineisto koostuu osallistuvaan havainnointiin perustuvasta kenttäpäiväkirja-aineistosta sekä kahdestakymmenestäviidestä 17‒35-vuotiaiden somalityttöjen ja -naisten teemahaastattelusta vuosilta 2003–2006. Tutkimuksen tehtävänä on selvittää, minkälaista somalityttöä pidetään maineeltaan hyvänä ja miten tytön maine voi mennä. Tutkimuksessa tarkastellaan yhtäältä sitä, mikä merkitys sosiaalisilla verkostoilla on tyttöjen maineen määrittelyssä. Toisaalta kysytään, mitä somalitytöt ja nuoret naiset itse ajattelevat tytön maineeseen liittyvistä odotuksista ja miten he niistä tietoisina toimivat. Lähestymistapa rakentuu uskontotieteen, antropologian, sukupuolentutkimuksen, tyttötutkimuksen, nuorisotutkimuksen ja kulttuurimaantieteen näkökulmia yhdistelemällä. Ensimmäisessä aineistontulkintaluvussa tarkastellaan tyttöyteen ja maineen rakentumiseen liittyvää ruumiillista merkityksenantoa pukeutumisen, seksuaalisuuden, tyttöjen ympärileikkausta koskevan asennemuutoksen ja seurustelun teemojen kautta. Toisessa luvussa keskitytään kaupunkitilan ja tyttöjen vapaa-ajanvieton sosiotilallisiin tulkintoihin sekä tyttöjen käytöstä kodin ulkopuolella määritteleviin ja mainetta rakentaviin puheisiin. Haastatellut arvostivat islamiin ja somaliperinteeseen liittyviä arvoja ja pitivät niitä oman käytöksensä ohjenuorina. Omanarvontunto, itsekontrolli ja vastuuntunto omista teoista liitettiin ”hyvään tyttöyteen”. Tyttöjen toimijuus ilmeni heihin kohdistuvien odotusten suuntaisena käyttäytymisenä ja näiden ihanteiden arvostamisena. Toimijuus näkyi myös tiettyjen tyttöihin ja poikiin kohdistuvien erilaisten odotusten kyseenalaistamisena ja joissakin tapauksissa vastoin odotuksia toimimisena. Turkua myös verrattiin somalityttöjen käytöksen osalta pääkaupunkiseutuun. Tässä vertailussa Turku nimettiin kulttuurisen jatkuvuuden, pääkaupunkiseutu kulttuurisen muutoksen paikaksi. Haastateltujen mukaan yhteisöllisiä tulkintoja tyttöjen käytöksestä tehtiin puheissa ja juoruissa, usein suhteessa havaintoihin suomalaistyttöjen käytöksestä. Tyttöjen arkeen nämä etniset ja moraaliset eroteot eivät kuitenkaan vaikuttaneet aina samalla tavoin, koska tulkinnat tyttärille sopivasta ja mahdollisesta käytöksestä voivat vaihdella perheiden välillä. Tutkimus tuo esille, että tytön hyvä maine on eräs perheen hyvinvointiin vaikuttavista tekijöistä. Somalityttöjen käytös on myös eräs yhteisöllinen peili, jota vasten tehdään laajempia tulkintoja somalikulttuurin ja uskonnollisten arvojen tilasta diasporassa. Liiallinen muutos tyttöjen käyttäytymisessä uhkasi yhteisöllistä jatkuvuutta ja uskonnolliskulttuuristen arvojen välittymistä seuraaville sukupolville. Laajasti ymmärrettynä ”hyvä tyttöys” ja hyvä maine oli onnistuneen kulttuurisen neuvottelun tulosta diasporassa. Se tarkoitti, että tyttö kiinnittyi somalialaiseen taustaansa ja sen välittämiin arvoihin, osallistuen samalla kuitenkin myös suomalaiseen yhteiskuntaan.