Therapeutic Properties of Superoxide Dismutase 3 and Mesenchymal Stromal Cells in Peripheral Ischemia

The aim of this study was to characterize the cellular mechanisms leading to the beneficial effect of anti-oxidative gene therapy and pro-angiogenic stem cell therapy in acute peripheral ischemia. Post-ischemic events aim to re-establish tissue blood perfusion, to clear cellular debris, and to regenerate lost tissue by differentiation of satellite cells into myoblasts. Although leukocytes have an essential role in clearing cellular debris and promoting angiogenesis, they also contribute to tissue injury through excessive ROS production. First, we investigated the therapeutic properties of extracellular superoxide dismutase (SOD3) gene transfer. SOD3 was shown to reduce oxidative stress, to normalize glucose metabolism, and to enhance cell proliferation in the ischemic muscle. Analysis of the mitogenic Ras-Erk1/2 pathway showed SOD3 mediated induction offering a plausible explanation for enhanced cell proliferation. In addition, SOD3 reduced NF-κB activity by enhancing IκBα expression thus leading to reduced expression of inflammatory cytokines and adhesion molecules with consequent reduction in macrophage infiltration. Secondly, we sought to determine the fate and the effect of locally transplanted mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) in acute ischemia. We showed that a vast majority of the transplanted cells are cleared from the injury site within 24 hours after local transplantation. Despite rapid clearance, transplantation was able to temporarily promote angiogenesis and cell proliferation in the muscle. Lack of graft-derived growth factor expression suggests other than secretory function to mediate this observed effect. In conclusion, both SOD3 and MSCs could be utilized to alleviate peripheral ischemia induced tissue injury. We have described a previously unidentified growth regulatory role for SOD3, and suggest a novel mechanism whereby transplanted MSCs enhance the reparative potential of the recipient tissue through physical contacts.

Maan korvessa kulkevi – Evakkolasten kasvukokemusten tunnemuistot ja hyvinvointi

Tutkimus tarkastelee luovutetusta Karjalasta lähtöisin olevien evakkolasten tunnemuistoja ja niiden yhteyttä myöhempään hyvinvointiin. Keskiössä ovat koti- ja koulukasvatusta muistelevien ikäihmisten kokemukset. Tutkimus on kasvatushistoriallinen ja tieteidenvälinen. Se liikkuu historian sekä yhteiskunta- ja käyttäytymistieteiden rajapinnoilla. Aineiston 631 kyselyvastausta ja 11 haastattelua on analysoitu monimetodisesti tilastollisen ja sisällön analyysin avulla. Tulosten mukaan ikääntyvät evakkolapset voivat pääsääntöisesti hyvin. He ovat kotikasvatuksessaan omaksuneet vahvat selviytymis- ja sopeutumistaidot sekä sisukkuuden. Kodin kasvatusilmapiiri on menetyksistä huolimatta koettu turvalliseksi. Kasvatuksessa omaksutuissa sananlaskuissa korostuu vahvimmin tulevaisuuden toivosta kiinni pitäminen. Kasvatusmetodit myötäilevät suomalaista kasvatustraditiota, jossa lapsia on enimmäkseen palkittu hyvästä työstä sanallisesti ja rangaistu tottelemattomuudesta ruumiillisesti. Surua ja menetyksiä on käsitelty vaikenemalla. Yhdeksi elämää kannattelevaksi voimaksi ovat osoittautuneet laulut, joista suosituin oli Maan korvessa kulkevi lapsosen tie. Kasvatusperintönä evakkolapset haluavat jättää mallin työteliäästä, rehellisestä, toiset huomioivasta ja juuristaan tietoisesta kansalaisesta. Koulukokemusten osalta tutkimus osoittaa kantaväestöstä poikkeavan uskonnollisen ja kielellisen taustan olleen merkittävin syrjityksi tulemisen syy. Ortodoksitaustaisilla lapsilla oli muita evakkolapsia enemmän kiusaamiskokemuksia. Metaforien avulla kuvatuista tunnemuistoista löytyi kuusi erilaista selviytyjätyyppiä: selviytyjäsankarit, identiteetin etsijät, optimistiset toimijat, trauman työstäjät, kohtalonsa hyväksyjät ja menetysten kantajat. Valtaosa evakkolapsista kuuluu positiivista tunnemuistoa kantavien ryhmään. Kielteisillä tunnemuistoilla on tilastollisesti merkitsevä negatiivinen yhteys ikääntyvän hyvinvointiin. Tutkimus lisää ymmärrystä evakkolasten kasvukokemuksista ja tarjoaa uutta tietoa heidän selviytymisestään ja hyvinvoinnistaan. Tutkimus osoittaa evakkolasten tasapainoisen kotikasvatuksen, vastavuoroisten vertaissuhteiden ja suositun oppilaan aseman vahvistavan yhteisöön kuulumista ja sosiaalista pystyvyyttä sekä olevan hyvinvoinnin positiivisia tekijöitä. Kodin melankolisuudella, eristyneisyydellä ja koulukiusaamisella on negatiivinen yhteys hyvinvointiin. Tuloksia voidaan soveltaa nykypäivän pakolaislasten kotouttamiseen, jossa ensiarvoisen tärkeää on perheiden osallisuuden ja integroitumisen tukeminen uudessa ympäristössä. Tämän onnistumiseksi on tärkeää huomioida lasten yksilölliset selviytymisstrategiat ja käsitellä kodin menetystraumaa.

Identification and characterization of new genes and pathways regulating spermatogonial cell fate

Spermatogenesis, i.e sperm production in the seminiferous tubules of the testis, is a complex process that takes over one month to complete. Life-long ability of sperm production ultimately lies in a small population of undifferentiated cells, called spermatogonial stem cells (SSCs). These cells give rise to differentiating spermatogonia, which are committed to mature into spermatozoa. SSCs represent a heterogeneous population of cells and many aspects of their basic biology are still unknown. Understanding the mechanisms behind the cell fate decision of these cells is important to gain more insights into the causes of infertility and testis cancer. In addition, an interesting new aspect is the use of testis-derived stem cells in regenerative medicine. Our data demonstrated that adult mouse testis houses a population of Nanog-expressing spermatogonia. Based on mRNA and protein analysis these cells are enriched in stage XII of the mouse seminiferous epithelial cycle. The cells derived from this stage have the highest capacity to give rise to ES cell-like cells which express Oct4 and Nanog. These cells are under tight non- GDNF regulation but their fate can be dictated by activating p21 signalling. Comparative studies suggested that these cells are regulated like ES cells. Taken together these data imply that pluripotent cells are present in the adult mammalian testis. CIP2A (cancerous inhibitor of PP2A) has been associated with tumour aggressiveness and poor prognosis. In the testis it is expressed by the descendants of stem cells, i.e. the spermatogonial progenitor cells. Our data suggest that CIP2A acts upstream of PLZF and is needed for quantitatively normal spermatogenesis. Classification of CIP2A as a cancer/testis gene makes it an attractive target for cancer therapy. Study on the CIP2A deficient mouse model demonstrates that systemic inhibition of CIP2A does not severely interfere with growth and development or tissue or organ function, except for the spermatogenic output. These data demonstrate that CIP2A is required for quantitatively normal spermatogenesis. Hedgehog (Hh) signalling is involved in the development and maintenance of many different tissues and organs. According to our data, Hh signalling is active at many different levels during rat spermatogenesis: in spermatogonia, spermatocytes and late elongating spermatids. Localization of Suppressor of Fused (SuFu), the negative regulator of the pathway, specifically in early elongating spermatids suggests that Hh signalling needs to be shut down in these cells. Introduction of Hh signalling inhibitor resulted in an increase in germ cell apoptosis. Follicle-stimulating hormone (FSH) and inhibition of receptor tyrosine kinases resulted in down-regulation of Hh signalling. These data show that Hh signalling is under endocrine and paracrine control and it promotes germ cell survival.

Occurrence and photochemical fate of selected pharmaceutical active ingredients in the aquatic environment

Läkemedel konsumeras årligen i enorma mängder världen över. Efter intag kommer en del av läkemedlets aktiva förening(ar) att utsöndras från kroppen med urin och fekalier för att sedan transporteras till avloppsreningsverk. Till följd av att reningsverken inte fullständigt förmår rena avloppsvattnet från dessa föreningar kommer de att kontinuerligt tillföras vattenmiljön. Således är det viktigt att utveckla analytiska metoder för att kunna studera halterna av de aktiva föreningarna i reningsverkens utloppsvatten och den närliggande vattenmiljön. Ute i naturen kommer föreningarna att utsättas för olika fysikaliska, kemiska och biologiska processer, vilka kan orsaka förändringar i deras kemiska struktur och därigenom deras identitet och biologiska aktivitet. En stor del av de befintliga aktiva föreningarna genomgår kemisk förändring då de i vattenmiljön utsätts för solljus (fototransformation). Genom fototransformation kan nya föreningar (transformationsprodukter) med andra kemiska och biologiska egenskaper bildas. Denna avhandling inriktar sig på de aktiva föreningarnas förekomst och fotokemiska öde i miljön. I avhandlingen presenteras framtagna analytiska metoder för kvantifiering av läkemedelsföreningar i avloppsvatten och ytvatten samt för studier av vissa utvalda föreningars fotokemiska transformationsvägar. Därtill beskrivs några syntetiska metoder för att få tillgång till transformationsprodukter av det antiinflammatoriska ämnet diklofenak.

But in this twilight our choices seal our fate : the interplay autonomy and dignity in defining the international legal response to the beginning of life

Tutkielman aiheena on kansainvälisen oikeuden kysymys elämän alkamisesta ja elämän alkamisen ajankohdasta. Tutkielma lähestyy aihetta Yhdistyneiden kansakuntien lasten oikeuksien sopimuksen kolmannen lisäpöytäkirjan valossa. Astuessaan voimaan lisäpöytäkirja tulee mahdollistamaan yksilövalitusten käsittelyn erillisessä ihmisoikeuskomiteassa. Koska lasten oikeuksien sopimus jättää määrittelemättä elämän alkamisen ajankohdan, tutkielman perushypoteesina on, miten tuleva komitea ratkaisisi lasten oikeuksien sopimukseen jääneen jännitteen. Tämän hypoteesin ohella tutkielmaa suuntaa olettamus elämän alun määrittymisestä pitkälti oikeusperiaatteisiin rinnastuvien autonomian ja ihmisarvon käsitteiden kautta. Tutkielma lähestyy aihettaan sekä oikeuskäytännön että -kirjallisuuden valossa, sitoutumatta sen tarkemmin mihinkään yksittäiseen oikeustieteelliseen tutkimusmetodiin. Oikeuskäytännön kohdalla tarkastelu perustuu pääosin länsimaisten ylimpien oikeuksien antamille tuomioille kysymyksissä, jotka liittyvät elämän alkamisen tematiikkaan. Tämän ohella, rajatummin, käsitellään pohjoismaista elämän alun sääntelyä. Oikeuskäytännön sekä säädösten tarkastelun keskiössä on ennen kaikkea oikeudellinen argumentaatio sekä esiintuodun argumentaation jännitteisyys. Oikeuskäytännön pohjalta muotoutuu moniääninen ja usein kontekstisidonnainen kuva elämän alusta. Tämän oikeudellisen moniäänisyyden analyysi muodostaa tutkielman keskeisen sisällön. Autonomian ja ihmisarvon käsitteiden merkitystä oikeuskäytännön ja säädösten arvioinnille perustellaan tutkimuksessa yhtäältä niiden merkityksellä tuomioistuinten argumentaatiossa toisaalta periaatteiden saamalla tuella oikeustieteellisessä kirjallisuudessa. Tutkielma suhtautuu kriittisesti autonomian ja ihmisarvon käsitteisiin. Kriittisen luennan tarkoituksena on paljastaa oikeudellisen argumentaation sumeus ja sumeuden oikeudelliselle tulkinnalle aiheuttama epävarmuus. Tulkinnan epävarmuuden seurauksena myös vastaus elämän alulle näyttäytyy tutkielmassa ristiriitaisena ja osin perustelemattomana. Tutkielman keskeinen tulos on ennen kaikkea oikeuden jännitteiden tunnistamisessa sen lähestyessä elämän alun määrittelyä. Tutkielman tulosten pohjalta on mahdollista pyrkiä löytämään muotoutumassa olevan kansainvälisen oikeuden vastaus elämän alulle. Tuon vastauksen vakaus, perusteltavuus ja pysyvyys riippuvat siitä, miten onnistuneesti oikeudellinen argumentaatio kykenee yhdistämään yksilön autonomisen oikeuden päättää elämästään kollektiivin intressiin ylläpitää elämää.

Fate of fuel-bound nitrogen and sulfur in biomass-fired Industrial boilers

Användning av biomassa som energikälla för produktion av el och värme är ett sätt att minska beroendet av fossila bränslen och höja självförsörjningen av energi. Fossila bränslen är den främsta källan till koldioxid utsläpp förorsakad av människan. Biomassa, å andra sidan, betraktas som en koldioxidneutral energikälla. Svavlet och kvävet i biomassan bildar dock föroreningar såsom kväveoxider (NOX) och svaveldioxid (SO2), som bidrar till försurning av mark och sjöar. Svavlet i bränslet kan även både förorsaka och förhindra korrosion i en förbränningsanläggning, beroende på förbränningen och bränslet. Huvudsyftet med detta arbete var att få en bättre förståelse om hur utsläppen av NOX och SO2 bildas från bränslebundet kväve och svavel vid förbränning av olika biobränslen. Mätkampanjer i fullskaliga förbränningsanläggningar utfördes, där gassammansättningen mättes i eldstaden och rökgasen. Förståelsen om gaskemin i eldstaden är viktig, för att möjliggöra utvecklandet av renare och effektivare förbränningsanläggningar. Ett annat syfte med arbetet var att klargöra om sulfatering av askkomponenter vid förbränning av biobränslen med olika askegenskaper. Alkaliklorider som bildas vid biomassaförbränning kan orsaka korrosion av värmeöverföringsytor. Svavlet i bränslet visade sig ha en viktig roll i att sulfatera alkaliklorider till mindre korrosiva alkalisulfater. Närvaron av gasformig svavelsyra i rökgaskanalen av förbränningsanläggningar studerades även. Kondensering av svavelsyra leder till korrosion av rökgaskanalen och dess delar. Om svavelsyrakoncentrationen i rökgasen är känd, kan daggpunktstemperaturen beräknas och kondensering av svavelsyra förhindras. I arbetet utvecklades en mätmetod för att mäta låga koncentrationer av gasformig svavelsyra i rökgaser. Denna metod användes för att undersöka risken av lågtemperaturkorrosion orsakad av svavelsyra i förbränningsanläggningar. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Käyttämällä biomassaa energianlähteenä voidaan vähentää sähkön- ja lämmöntuotannon riippuvuutta fossiilisiin polttoaineisiin. Biomassan käytöllä voidaan myös lisätä energiantuotannon omavaraisuutta. Fossiiliset polttoaineet ovat pääasiallinen syy ihmisen aiheuttamiin hiilidioksidipäästöihin. Biomassa sen sijaan luetaan hiilidioksidineutraaleihin energianlähteisiin. Biopolttoaineiden käytössä tosin vapautuu typpi- ja rikkioksideja, jotka edesauttavat maaperän ja merien happamoitumista. Lisäksi biopolttoaineen rikki voi sekä vähentää että aiheuttaa laitteiden korroosiota energiantuotannossa riippuen biopolttoaineesta ja palamisesta. Tämän työn päätavoitteena oli selvittää mitä biopolttoaineeseen sitoutuneelle typelle ja rikille tapahtuu teollisissa polttolaitoksissa. Kyseisten oksidien muodostumista tutkittiin polttamalla eri biomassoja polttolaitoksissa. Tutkimukset toteutettiin mittauskampanjoilla useissa polttolaitoksissa. Kaasujen koostumusta mitattiin sekä tulipesässä, että savukaasuista. Kaasujen koostumus varsinkin tulipesässä on tärkeää, jotta tulevaisuudessa voidaan rakentaa puhtaampia ja tehokkaampia polttolaitoksia. Työn toisena tavoitteena oli selvittää biomassan polton yhteydessä tapahtuvaa tuhkan sulfatoitumista. Alkalikloridit, joita muodostuu biomassan poltossa, voivat aiheuttaa lämmönsiirtopintojen korroosiota. Rikki osoittautui tärkeäksi osaksi prosessia, jossa korroosiota aiheuttavat alkalikloridit sulfatoituivat vähemmän korrosoiviksi alkalisulfaateiksi. Myös kaasumaisen rikkihapon läsnäoloa savukaasuissa tutkittiin. On todettu, että kaasumuotoinen rikkihappo johtaa korroosioon savukaasukanavan kylmässä päässä ja sen eri osissa rikkihapon tiivistyessä lämpötilan laskiessa. Mikäli rikkihapon pitoisuus savukaasussa tiedetään, sen kastepiste voidaan laskea ja tiivistyminen estää. Tässä työssä kehitettiin mittausmenetelmä rikkihapon alhaisten pitoisuuksien mittaamiseen. Menetelmää hyödynnettiin polttolaitoksissa, joissa tutkittiin rikkihapon tiivistymisestä johtuvaa korroosiota.

Role and Function of c-Jun Protein Complex in Cancer Cell Behavior

Transcription factors play a crucial role in the regulation of cell behavior by modulating gene expression profiles. Previous studies have described a dual role for the AP-1 family transcription factor c-Jun in the regulation of cellular fate. In various cell types weak and transient activations of c-Jun N-terminal kinase (JNK) and c-Jun appear to contribute to proliferation and survival, whereas strong and prolonged activation of JNK and c-Jun result in apoptosis. These opposite roles played by c-Jun are cell type specific and the molecular mechanisms defining these antonymous c-Jun-mediated responses remain incompletely understood. c-Jun activity in transformed cells is regulated by signalling cascades downstream of oncoproteins such as Ras and Raf. In addition, the pro-proliferative role and the survival promoting function for c-Jun has been described in various cancer models. Furthermore, c-Jun was described to be overexpressed in different cancer types. However, the molecular mechanisms by which c-Jun exerts these oncogenic functions are not all clearly established. Therefore it is of primary interest to further identify molecular mechanisms and functions for c-Jun in cancer. Regulation of gene expression is tightly dependent on accurate protein-protein interactions. Therefore, co-factors for c-Jun may define the functions for c-Jun in cancer. Identification of protein-protein interactions promoting cancer may provide novel possibilities for cancer treatment. In this study, we show that DNA topoisomerase I (TopoI) is a transcriptional co-factor for c-Jun. Moreover, c-Jun and TopoI together promote expression of epidermal growth factor receptor (EGFR) in cancer cells. We also show that the clinically used TopoI inhibitor topotecan reduces EGFR expression. Importantly, the effect of TopoI on EGFR transcription was shown to depend on c-Jun as Jun-/- cells or cells treated with JNK inhibitor SP600125 are resistant to topotecan treatment both in regulation of EGFR expression and cell proliferation. Moreover, c-Jun regulates the nucleolar localization and the function of the ribonucleic acid (RNA) helicase DDX21, a previously identified member of c-Jun protein complex. In addition, c-Jun stimulates rRNA processing by supporting DDX21 rRNA binding. Finally, this study characterizes a DDX21 dependent expression of cyclin dependent kinase (Cdk) 6, a correlation of DDX21 expression with prostate cancer progression and a substrate binding dependency of DDX21 nucleolar localization in prostate cancer cells. Taken together, the results of this study validate the c-Jun-TopoI interaction and precise the c-Jun-DDX21 interaction. Moreover, these results show the importance for protein-protein interaction in the regulation of their cellular functions in cancer cell behavior. Finally, the results presented here disclose new exciting therapeutic opportunities for cancer treatment.

Fate of peat utilization

Peat is an organic substance with the maintenance of a mineral part, what shows it as interesting object for studying. Both organic and mineral parts of peat find application in various fields of activity of the people. Antibacterial properties of peat are known since an antiquity. Today people have expanded a spectrum of application of peat to use of by-products of its processing for reception of rather ecologically harmless fuel. The master theses are focused on peat, as on ambiguous raw materials for processing and fuel manufacture. The purpose of theses to show how much widely applied peat, technologies on its processing and its influence on environment at all stages of its working out.

Corrosion behaviour of boiler tube materials during combustion of fuels containing Zn and Pb

Många förbränningsanläggningar som bränner utmanande bränslen såsom restfraktioner och avfall råkar ut för problem med ökad korrosion på överhettare och/eller vattenväggar pga. komponenter i bränslena som är korrosiva. För att minimera problemen i avfallseldade pannor hålls ångparametrarna på en relativt låg nivå, vilket drastiskt minskar energiproduktionen. Beläggningarna i avfallseldade pannor består till största delen av element som är förknippade med högtemperaturkorrosion: Cl, S, alkalimetaller, främst K och Na, och tungmetaller som Pb och Zn, och det finns också indikationer av Br-förekomst. Det låga ångtrycket i avfallseldade pannor påverkar också stålrörens temperatur i pannväggarna i eldstaden. I dagens läge hålls temperaturen normalt vid 300-400 °C. Alkalikloridorsakad (KCl, NaCl) högtemperaturkorrosion har inte rapporterats vara relevant vid såpass låga temperaturer, men närvaro av Zn- och Pb-komponenter i beläggningarna har påvisats förorsaka ökad korrosion redan vid 300-400 °C. Vid förbränning kan Zn och Pb reagera med S och Cl och bilda klorider och sulfater i rökgaserna. Dessa tungmetallföreningar är speciellt problematiska pga. de bildar lågsmältande saltblandningar. Dessa lågsmältande gasformiga eller fasta föreningar följer rökgasen och kan sedan fastna eller kondensera på kallare ytor på pannväggar eller överhettare för att sedan bilda aggressiva beläggningar. Tungmetallrika (Pb, Zn) klorider och sulfater ökar risken för korrosion, och effekten förstärks ytterligare vid närvaro av smälta. Motivet med den här studien var att få en bättre insikt i högtemperaturkorrosion förorsakad av Zn och Pb, samt att undersöka och prediktera beteendet och motståndskraften hos några stålkvaliteter som används i överhettare och pannväggar i tungmetallrika förhållanden och höga materialtemperaturer. Omfattande laboratorie-, småskale- och fullskaletest utfördes. Resultaten kan direkt utnyttjas i praktiska applikationer, t.ex. vid materialval, eller vid utveckling av korrosionsmotverkande verktyg för att hitta initierande faktorer och förstå deras effekt på högtemperaturkorrosion.

Application of capillary electrophoretic methods for determining carbohydrates and aliphatic carboxylic acids formed during wood processing

Knowledge of the behaviour of cellulose, hemicelluloses, and lignin during wood and pulp processing is essential for understanding and controlling the processes. Determination of monosaccharide composition gives information about the structural polysaccharide composition of wood material and helps when determining the quality of fibrous products. In addition, monitoring of the acidic degradation products gives information of the extent of degradation of lignin and polysaccharides. This work describes two capillary electrophoretic methods developed for the analysis of monosaccharides and for the determination of aliphatic carboxylic acids from alkaline oxidation solutions of lignin and wood. Capillary electrophoresis (CE), in its many variants is an alternative separation technique to chromatographic methods. In capillary zone electrophoresis (CZE) the fused silica capillary is filled with an electrolyte solution. An applied voltage generates a field across the capillary. The movement of the ions under electric field is based on the charge and hydrodynamic radius of ions. Carbohydrates contain hydroxyl groups that are ionised only in strongly alkaline conditions. After ionisation, the structures are suitable for electrophoretic analysis and identification through either indirect UV detection or electrochemical detection. The current work presents a new capillary zone electrophoretic method, relying on in-capillary reaction and direct UV detection at the wavelength of 270 nm. The method has been used for the simultaneous separation of neutral carbohydrates, including mono- and disaccharides and sugar alcohols. The in-capillary reaction produces negatively charged and UV-absorbing compounds. The optimised method was applied to real samples. The methodology is fast since no other sample preparation, except dilution, is required. A new method for aliphatic carboxylic acids in highly alkaline process liquids was developed. The goal was to develop a method for the simultaneous analysis of the dicarboxylic acids, hydroxy acids and volatile acids that are oxidation and degradation products of lignin and wood polysaccharides. The CZE method was applied to three process cases. First, the fate of lignin under alkaline oxidation conditions was monitored by determining the level of carboxylic acids from process solutions. In the second application, the degradation of spruce wood using alkaline and catalysed alkaline oxidation were compared by determining carboxylic acids from the process solutions. In addition, the effectiveness of membrane filtration and preparative liquid chromatography in the enrichment of hydroxy acids from black liquor was evaluated, by analysing the effluents with capillary electrophoresis.

Regulation of cell fate by c-FLIP phosphorylation

Programmed cell death is an important physiological cellular process that maintains homeostasis and protects multicellular organisms from diseases. Apoptosis is the principal mode of cell death, which eliminates unwanted cells and an enormous effort has been made to understand the molecular mechanisms of the signaling pathway and its regulatory systems. Irregular apoptosis often has life-threatening consequences to humans, including cancer, autoimmune diseases and degenerative diseases. In cancer for example, cell death is an attractive target to eradicate uncontrollably proliferating cells that have disregard pro-apoptotic signaling. Targeted therapeutic approaches are not as effective as once expected, since now we know that the cell death pathways are not sole entities in cells, but are highly associated with various cellular processes. Proteins that regulate apoptosis can also control non-apoptotic signaling pathways. For example, c-FLIP is a protein that can either inhibit or promote caspase-8 activation, which is required to induce apoptosis. Not only has c-FLIP opposing effects on initiating apoptosis, but it also regulates various pro-survival signaling pathways in the cell. It is well known that protein expression level is a determinant of how c-FLIP can regulate different signaling pathways, but other regulatory mechanisms potentially affecting the role of c-FLIP are less well understood. This work addresses novel insights into the mechanisms of c-FLIP post-translational modifications and their functional consequences. We have identified that phosphorylation is an important inception for subcellular localization of c-FLIP, thereby dictating which apoptotic and non-apoptotic signaling pathways c-FLIP could regulate to promote cell survival. Furthermore, we have constructed mathematical models to unite independent studies to establish more systematic c-FLIP signaling pathways to understand the dynamics of extrinsically-induced apoptosis.

To divide or differentiate? : nestin-mediated regulation of Cdk5 in cell fate decisions

The molecular functions of the non-cell cycle-related Cyclin-dependent kinase 5 (Cdk5) have been of primary interest within the neuroscience field, but novel undertakings are constantly emerging for the kinase in tissue homeostasis, as well as in diseases such as diabetes and cancer. Although Cdk5 activation is predominantly regulated by specific non-cyclin activator protein binding, additional mechanisms have proved to orchestrate Cdk5 signaling in cells. For example, the interaction between the intermediate filament protein nestin and Cdk5 has been proposed to determine cellular fate during neuronal apoptosis through nestin-dependent adjustment of the sensitive balance and turnover of Cdk5 activators. While nestin constitutes a crucial regulatory scaffold for appropriate Cdk5 activation in apoptosis, Cdk5 itself phosphorylates nestin with the consequence of filament reorganization in both neuronal progenitors and differentiating muscle cells. Interestingly, the two proteins are often found coexpressed in various tissues and cell types, proposing that nestin-mediated scaffolding of Cdk5 and its activators may be applicable to other tissue systems as well. In the literature, the molecular functions of nestin have remained in the shade, as it is mostly exploited as a marker protein for progenitor cells. In light of these studies, the aim of this thesis was to assess the importance of the nestin scaffold in regulation of Cdk5 actions in cell fate decisions. This thesis can be subdivided into two major projects: one that studied the nature of the Cdk5-nestin interplay in muscle, and one that assessed their role in prostate cancer. During differentiation of a myoblast cell line, the filament formation properties of nestin was found to be crucial in directing Cdk5 activity, with direct consequences on the process of differentiation. Also the genetic knockout of nestin was found to influence Cdk5 activity, although differentiation per se was not affected. Instead, the genetic ablation of nestin had broad consequences on muscle homeostasis and regeneration. While the nestin-mediated regulation of Cdk5 in muscle was found to act in multiple ways, the connection remained more elusive in cancer models. Cdk5 was, however, established as a significant determinant of prostate cancer proliferation; a behavior uncharacteristic for this differentiation-associated kinase. Through complex and simultaneous regulation of two major prostate cancer pathways, Cdk5 was placed upstream of both Akt kinase and the androgen receptor. Its action on proliferation was nonetheless mainly exerted through the Akt signaling pathway in various cancer models. In summary, this thesis contributed to the knowledge of Cdk5 regulation and functions in two atypical settings; proliferation (in a cancer framework) and muscle differentiation, which is a poorly understood model system in the Cdk5 field. This balance between proliferation and differentiation implemented by Cdk5 is ultimately regulated (where present) by the dynamics of the cytoskeletal nestin scaffold.