Effect of colostrum feeding method and presence of dam on the sleep, rest and sucking behaviour of newborn calves

"In rats, sucking milk reduces anxiety and promotes non-rapid eye movement (NREM) sleep, and in calves it induces resting but the effect on sleep is unknown. Here, we investigated how calves' sleep was affected by colostrum feeding methods. Forty-one calves were blocked by birth date and randomly allotted within blocks to the experimental treatments. Calves were housed for four days either with their dam (DAM) or individually with warm colostrum feeding (2 L four times a day) from either a teat bucket (TEAT) or an open bucket (BUCKET). DAM calves suckled their dam freely. Calves' sleeping and sucking behaviour was filmed continuously for 48 h at the ages of two and three days. Behavioural sleep (BS) was defined as calves resting at least 30 s with their head still and raised (non-rapid eye movement) or with their head against their body or the ground (rapid eye movement, REM). Latency from the end of colostrum feeding to the start of BS was recorded. We compared behaviour of TEAT calves with that of DAM and BUCKET calves using mixed models. Milk meal duration was significantly longer for TEAT calves than for BUCKET calves (mean +/- S.E.M.; 8.3 +/- 0.6 min vs. 5.2 +/- 0.6 min), but equal to that of DAM calves. We found no effect of feeding method on the duration of daily BS (12 h 59 min I h 38 min) but we found a tendency for the daily amount of NREM sleep; BUCKET calves had less NREM sleep per day than TEAT calves (6 h 18 min vs. 7 h 48 min, S.E.M. = 45 min) and also longer latencies from milk ingestion to BS (21.9 +/- 2.0 min vs. 16.2 +/- 2.0 min). DAM calves slept longer bouts than TEAT calves (10.8 +/- 1.0 min vs. 8.3 +/- 1.0 min) and less often (78 +/- 4 vs. 92 +/- 4). Sucking colostrum from a teat bucket compared with drinking from an open"

Detection of clinical mastitis with the help of a thermal camera

Increasing dairy farm size and increase in automation in livestock production require that new methods are used to monitor animal health. In this study, a thermal camera was tested for its capacity to detect clinical mastitis. Mastitis was experimentally induced in 6 cows with 10 mu g of Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS). The LPS was infused into the left forequarter of each cow, and the right forequarters served as controls. Clinical examination for systemic and local signs and sampling for indicators of inflammation in milk were carried out before morning and evening milking throughout the 5-d experimental period and more frequently on the challenge day. Thermal images of experimental and control quarters were taken at each sampling time from lateral and medial angles. The first signs of clinical mastitis were noted in all cows 2 h postchallenge and included changes in general appearance of the cows and local clinical signs in the affected udder quarter. Rectal temperature, milk somatic cell count, and electrical conductivity were increased 4 h postchallenge and milk N-acetyl-beta-D-glucosaminidase activity 8 h postchallenge. The thermal camera was successful in detecting the 1 to 1.5 degrees C temperature change on udder skin associated with clinical mastitis in all cows because temperature of the udder skin of the experimental and control quarters increased in line with the rectal temperature. Yet, local signs on the udder were seen before the rise in udder skin and body temperature. The udder represents a sensitive site for detection of any febrile disease using a noninvasive method. A thermal camera mounted in a milking or feeding parlor could detect temperature changes associated with clinical mastitis or other diseases in a dairy herd.

CowLog

We have developed CowLog, which is open-source software for recording behaviors from digital video and is easy to use and modify. CowLog tracks the time code from digital video files. The program is suitable for coding any digital video, but the authors have used it in animal research. The program has two main windows: a coding window, which is a graphical user interface used for choosing video files and defining output files that also has buttons for scoring behaviors, and a video window, which displays the video used for coding. The windows can be used in separate displays. The user types the key codes for the predefined behavioral categories, and CowLog transcribes their timing from the video time code to a data file. CowLog comes with an additional feature, an R package called Animal, for elementary analyses of the data files. With the analysis package, the user can calculate the frequencies, bout durations, and total durations of the coded behaviors and produce summary plots from the data.

CowLog

We have developed CowLog, which is open-source software for recording behaviors from digital video and is easy to use and modify. CowLog tracks the time code from digital video files. The program is suitable for coding any digital video, but the authors have used it in animal research. The program has two main windows: a coding window, which is a graphical user interface used for choosing video files and defining output files that also has buttons for scoring behaviors, and a video window, which displays the video used for coding. The windows can be used in separate displays. The user types the key codes for the predefined behavioral categories, and CowLog transcribes their timing from the video time code to a data file. CowLog comes with an additional feature, an R package called Animal, for elementary analyses of the data files. With the analysis package, the user can calculate the frequencies, bout durations, and total durations of the coded behaviors and produce summary plots from the data.

Measurement of acceleration while walking as an automated method for gait assessment in dairy cattle

The aims were to determine whether measures of acceleration of the legs and back of dairy cows while they walk could help detect changes in gait or locomotion associated with lameness and differences in the walking surface. In 2 experiments, 12 or 24 multiparous dairy cows were fitted with five 3-dimensional accelerometers, 1 attached to each leg and 1 to the back, and acceleration data were collected while cows walked in a straight line on concrete (experiment 1) or on both concrete and rubber (experiment 2). Cows were video-recorded while walking to assess overall gait, asymmetry of the steps, and walking speed. In experiment 1, cows were selected to maximize the range of gait scores, whereas no clinically lame cows were enrolled in experiment 2. For each accelerometer location, overall acceleration was calculated as the magnitude of the 3-dimensional acceleration vector and the variance of overall acceleration, as well as the asymmetry of variance of acceleration within the front and rear pair of legs. In experiment 1, the asymmetry of variance of acceleration in the front and rear legs was positively correlated with overall gait and the visually assessed asymmetry of the steps (r ≥0.6). Walking speed was negatively correlated with the asymmetry of variance of the rear legs (r=−0.8) and positively correlated with the acceleration and the variance of acceleration of each leg and back (r ≥0.7). In experiment 2, cows had lower gait scores [2.3 vs. 2.6; standard error of the difference (SED)=0.1, measured on a 5-point scale] and lower scores for asymmetry of the steps (18.0 vs. 23.1; SED=2.2, measured on a continuous 100-unit scale) when they walked on rubber compared with concrete, and their walking speed increased (1.28 vs. 1.22m/s; SED=0.02). The acceleration of the front (1.67 vs. 1.72g; SED=0.02) and rear (1.62 vs. 1.67g; SED=0.02) legs and the variance of acceleration of the rear legs (0.88 vs. 0.94g; SED=0.03) were lower when cows walked on rubber compared with concrete. Despite the improvements in gait score that occurred when cows walked on rubber, the asymmetry of variance of acceleration of the front leg was higher (15.2 vs. 10.4%; SED=2.0). The difference in walking speed between concrete and rubber correlated with the difference in the mean acceleration and the difference in the variance of acceleration of the legs and back (r ≥0.6). Three-dimensional accelerometers seem to be a promising tool for lameness detection on farm and to study walking surfaces, especially when attached to a leg.

Local systems, global impacts : Using life cycle assessment to analyse the potential and constraints of industrial symbioses

Human activities extract and displace different substances and materials from the earth s crust, thus causing various environmental problems, such as climate change, acidification and eutrophication. As problems have become more complicated, more holistic measures that consider the origins and sources of pollutants have been called for. Industrial ecology is a field of science that forms a comprehensive framework for studying the interactions between the modern technological society and the environment. Industrial ecology considers humans and their technologies to be part of the natural environment, not separate from it. Industrial operations form natural systems that must also function as such within the constraints set by the biosphere. Industrial symbiosis (IS) is a central concept of industrial ecology. Industrial symbiosis studies look at the physical flows of materials and energy in local industrial systems. In an ideal IS, waste material and energy are exchanged by the actors of the system, thereby reducing the consumption of virgin material and energy inputs and the generation of waste and emissions. Companies are seen as part of the chains of suppliers and consumers that resemble those of natural ecosystems. The aim of this study was to analyse the environmental performance of an industrial symbiosis based on pulp and paper production, taking into account life cycle impacts as well. Life Cycle Assessment (LCA) is a tool for quantitatively and systematically evaluating the environmental aspects of a product, technology or service throughout its whole life cycle. Moreover, the Natural Step Sustainability Principles formed a conceptual framework for assessing the environmental performance of the case study symbiosis (Paper I). The environmental performance of the case study symbiosis was compared to four counterfactual reference scenarios in which the actors of the symbiosis operated on their own. The research methods used were process-based life cycle assessment (LCA) (Papers II and III) and hybrid LCA, which combines both process and input-output LCA (Paper IV). The results showed that the environmental impacts caused by the extraction and processing of the materials and the energy used by the symbiosis were considerable. If only the direct emissions and resource use of the symbiosis had been considered, less than half of the total environmental impacts of the system would have been taken into account. When the results were compared with the counterfactual reference scenarios, the net environmental impacts of the symbiosis were smaller than those of the reference scenarios. The reduction in environmental impacts was mainly due to changes in the way energy was produced. However, the results are sensitive to the way the reference scenarios are defined. LCA is a useful tool for assessing the overall environmental performance of industrial symbioses. It is recommended that in addition to the direct effects, the upstream impacts should be taken into account as well when assessing the environmental performance of industrial symbioses. Industrial symbiosis should be seen as part of the process of improving the environmental performance of a system. In some cases, it may be more efficient, from an environmental point of view, to focus on supply chain management instead.  

Die mündliche Sprachkompetenz finnischer Deutschlernender aus Sicht der grammatikalischen Korrektheit : Eine Fehleranalyse im Rahmen des HY-TALK-Projekts

Tutkielman päätavoitteena on analysoida suomalaisten, saksaa opiskelevien lukiolaisten suullisen testin suorituksia kielen oikeellisuuden näkökulmasta virheanalyysin avulla. Aineistona on osa Helsingin yliopiston HY-TALK-hankkeen saksan kielen tutkimusaineistosta: videoinnit suullisen kielitaidon testeistä sekä asiantuntijaraadin arvioinnit suorituksista. Koska aineisto on suullinen, tutkielmassa tarkastellaan aluksi suullisen kielen piirteitä. Virheanalyysin pohjana ovat muun muassa Corderin, Nickelin, Kleppinin ja Jamesin esittämät teoriat. Tutkielmassa analysoidaan kolmentoista, selkeästi joko A1.3- tai A2.2-taitotasolle arvioidun opiskelijan suoritukset. Virheanalyysin tavoitteena on saada selville kielioppivirheiden määrät, kullekin taitotasolle tyypilliset kielioppivirheet sekä selvittää tasojen välisiä eroja. Virheanalyysissä ei huomioida leksikaalisia eikä ääntämisvirheitä, vaan keskitytään morfologisiin ja syntaktisiin virheisiin. Virheet jaotellaan eri virheluokkiin (nominaalilausekkeiden deklinaatio, pronomini, taipumattomat sanaluokat, kysymyssanat, kieltoilmaukset, verbit ja lauserakenne) ja ne tilastoidaan taulukoihin. Lisäksi pohditaan virheiden syitä sekä virheiden vaikutusta kielen ymmärrettävyyteen. Jälkimmäistä selvitetään saksaa äidinkielenään puhuvan, kolmihenkisen raadin avulla. Raadin sekä numeeriset että verbaaliset arvioinnit ovat myös osa tutkielman aineistoa. Toinen tutkielman päätavoite on opetussuunnitelman taitotasoasteikon validointi. Tarkoituksena on selvittää oikeellisuuden taitotasokuvausten toimivuutta arvioinnissa A1.3- ja A2.2-tasojen osalta. Tätä tavoitetta varten selvitetään myös kielitaidon arvioinnin taustalla olevia teorioita. HY-TALK-asiantuntijaraadin arviointeja verrataan virheanalyysin tuloksiin korrelaatiokertoimen ja regressiosuoran avulla. Virheanalyysin perusteella voidaan todeta, että molemmilla tasoilla olevat opiskelijat tekevät eniten virheitä nominaalilausekkeiden deklinaatiossa (A2.2-tasolla 60,0 prosenttia kaikista virheistä ja A1.3-tasolla 42,2 prosenttia). A1.3-tasolle arvioidut opiskelijat tekevät paljon virheitä myös verbeissä ja lauserakenteissa, kun taas A2.2-tason opiskelijat hallitsevat nämä rakenteet paremmin. A1.3-tasolle arvioidut opiskelijat tekevät enemmän virheitä (22,10 virhettä sataa sanaa kohden) kuin A2.2-tasolle arvioidut (9,80 virhettä sataa sanaa kohden). Virheiden syitä ovat muun muassa testitilanne, puhekumppanin vaikutus ja interferenssi. Kielen ymmärrettävyyteen vaikuttavat saksalaisen raadin mukaan kielioppivirheiden lisäksi muun muassa puheen sujuvuus ja leksikaaliset ongelmat. Vakavimpina virheinä pidetään virheitä lauserakenteessa, sillä ne haittaavat usein ymmärrettävyyttä. Deklinaatiovirheitä puolestaan ei yleensä pidetä vakavina virheinä. Taitotasokuvaukset toimivat A1.3- ja A2.2-tasojen osalta hyvin, sillä virheanalyysin virhemäärät ja HY-TALK-raadin arvioinnit korreloivat keskenään, kun otetaan huomioon molemmat tasot A1.3 ja A2.2. Kielioppivirheiden määrä siis vaikuttaa kielen oikeellisuuden arviointiin. Taitotasokuvauksia olisi kuitenkin joiltain osin syytä tarkentaa ja yhtenäistää esimerkiksi konkreettisten esimerkkien avulla (esim. mikä on peruskielioppivirhe?) ja kuvaamalla myös kielen ymmärrettävyyttä joka tasolla.

Kuluttajien kokemukset lastenvaatteiden ja -tarvikkeiden verkkokaupan palvelun laadusta sosiaalisen median keskusteluissa

Tämän pro gradu- tutkielman tavoitteena oli löytää kuluttajien palvelukokemukseen vaikuttavat tekijät lastenvaatteiden- ja tarvikkeiden -verkkokaupassa. Empiirinen tutkimus lähestyi aihetta netnografian avulla. Aineistoksi tähän tutkielmaan valittiin sosiaalisen median keskustelut. Tutkimuksen teoreettinen osa muodostui kolmesta aiheesta: verkko-ostamisesta ja palvelun laadusta, sosiaalisesta mediasta sekä word-of-mouth-viestinnästä. Verkko-ostamisessa käsiteltiin ostamisen eri vaiheet, kuluttajien motivaatiot verkosta ostamiseen, sekä siihen liittyvät riskit ja tarkasteltiin sähköisen palvelun laatua. Sosiaalinen media-luku kertoi sosiaalisen median käytöstä sekä eri medioista. Word-of-mouth-viestintä esitteli perinteisen word-of-mouth-viestinnän lisäksi sähköisen WOM-viestinnän ulottuvuudet. Empiirinen tutkimus oli laadullinen ja se toteutettiin netnografisesti. Netnografia on etnografiaan perustuva menetelmä, jota käytetään internet-aineistoissa. Aineiston analysoinnissa käytettiin teemoittelua. Aihetta lähestyttiin faktanäkökulmasta, eli tutkimuksessa oltiin kiinnostuneita niistä tosiasioista joita keskustelijat kertoivat. Aineisto kerättiin perhe-aiheisten lehtien keskustelupalstoilta sekä blogeista Google-haun avulla. Sosiaalisen median keskustelut valittiin aineistoksi, koska niistä uskottiin saatavan kaikkein totuudenmukaisinta tietoa, johon tutkijan kysymyksen asettelu ei vaikuta. Spontaanit keskustelut antavat erilaista tietoa kuin suoran kysymyksen vastaukset. Tutkimuksen tuloksena löytyi seitsemän teemaa, joita keskusteluissa käsiteltiin. Nämä ovat toimitus, palvelu, palautus ja normalisointi, ulkoasu ja toimivuus, hinta, maksaminen sekä tuotteet ja valikoima. Sen sijaan teorian pohjalta odotettavissa olleet turvallisuus ja yksityisyys eivät tulleet aineistosta lainkaan esiin. Erityisen huonona palveluna asiakkaat pitivät varastosaldojen paikkansapitämättömyyttä, hitaita toimituksia sekä epäystävällistä palvelua. Hyvää palvelua olivat nopeat toimitukset sekä yksilöllinen palvelu ja reklamaatioiden hyvä hoito.

Eri maitohappobakteerien ja niiden annostustason vaikutus säilörehun käymislaatuun ja aerobiseen stabiilisuuteen

Tämän maisterin tutkielman tarkoituksena oli testata eri maitohappobakteerien ja niiden annostustason vaikutusta säilörehun käymislaatuun ja aerobiseen stabiilisuuteen. Biologisilla säilöntäaineilla eli ympeillä säilöttyjen rehujen laatua verrattiin kontrolleina toimiviin painorehuun ja muurahaishapolla tehtyyn rehuun. Koerehut tehtiin Helsingin yliopiston Maataloustieteiden laitoksella 7.6.2010. Timotei (Phleum pratense) - nurminata (Festuca pratensis) kasvusto korjattiin tähkimisen alkuvaiheessa D-arvon ollessa 711 g/kg ka. Nurmikasvuston kuiva-ainepitoisuus oli 170 g/kg heti niiton jälkeen määritettäessä ja neljän tunnin esikuivauksen jälkeen 208 g/kg. Rehuraaka-aine jaettiin kuuteen erään, joihin lisättiin säilöntäaine. Säilöntäainekäsittelyt olivat: 1) ei säilöntäainetta (painorehu), 2) muurahaishappo (100 %:na 4 l/t), 3) Lactobacillus plantarum ja Pediococcus acidilactici 1x10? pmy/g sekä pektinaasi-, ksylanaasi- ja sellulaasientsyymi, 4) L. plantarum 1x10? pmy/g, 5) L. plantarum 1x10? pmy/g ja 6) L. plantarum ja L. buchneri 2x10? pmy/g. Rehut säilöttiin laboratoriosiiloissa kolmena rinnakkaisena. Laboratoriosiilojen lisäksi rehua säilöttiin jokaisesta säilöntäainekäsittelystä kuuteen rinnakkaiseen minisiiloon säilönnän alkuajan fermentaation ja rehujen pH:n muutoksen seuraamiseksi. Minisiiloista seurattiin kaasuntuotantoa 21 päivän ajan. Raaka-aineen koostumus ja rehujen säilönnällinen laatu sekä aerobinen stabiilisuus määritettiin. Säilörehujen kuiva-ainepitoisuus oli suhteellisen pieni (n. 210 g/kg), jotta voitiin testata biologisten säilöntäaineiden tehoa märässä rehussa. Kosteassa rehussa biologisten säilöntäaineiden toiminnan onnistuminen on haastavaa. Koska raaka-aineen sokeripitoisuus oli kuitenkin erittäin suuri (196 g/kg ka), onnistui ymppirehujen säilöntä hyvin. Kaikkien koerehujen pH oli alle 4:n. Painorehu ei täyttänyt hyvän rehun kriteerejä ammoniumtypen osalta. Muurahaishapporehu oli laadultaan tyydyttävää etikkahapon pitoisuuden osalta. Rehussa tapahtui epätyypillistä etanolikäymistä hiivojen toimesta, jonka johdosta rehussa muodostui suuri määrä kaasua säilönnän aikana. Muurahaishapporehu ei kuitenkaan lämmennyt aerobisen stabiilisuuden mittauksen aikana, johtuen todennäköisesti suuresta etikkahapon määrästä ja toisaalta pienestä sokerin määrästä. Maitohappobakteerisäilöntäaineilla saatiin käymislaadultaan parempaa säilörehua verrattuna painorehuun, lukuun ottamatta maitohappobakteeri-entsyymirehua. Entsyymilisäyksestä ei todennäköisesti ollut hyötyä rehun säilöntälaadun kannalta. Raaka-aineen suuren sokeripitoisuuden johdosta säilörehussa oli koko säilönnän ajan tarpeeksi sokeria maitohappobakteerien käytettäväksi ja sokeri toimi siten substraattina haitallisille mikrobeille tuottaen suuren etikkahappopitoisuuden. Maitohappobakteeri-entsyymiseoksella tehty rehu oli etikkahappopitoisuuden perusteella heikkolaatuista. Lactobacillus plantarumin molemmilla annostustasoilla (1x10? ja 1x10? pmy/g rehua) saatiin laadultaan hyvää rehua. Suuri sokeripitoisuus molemmissa rehuissa johtui todennäköisesti raaka-aineen tavallista suuremmasta sokerin määrästä. Molempien rehujen maitohappo-etikkahappo-suhde oli melko korkea, viitaten homofermentatiiviseen maitohappokäymiseen. Lactobacillus buchneri –lisäyksellä rehu oli säilönnälliseltä laadultaan hyvää. Heterofermentatiivisen ympin lisäys nosti tyypillisesti rehun pH:ta sekä pienensi maitohappoetikkahappo-suhdelukua verrattuna homofermentatiiviseen ymppiin. L. buchneri –lisäys paransi hieman säilörehun aerobista stabiilisuutta verrattuna homofermentatiivisella maitohappobakteerilla säilöttyyn rehuun, mutta tulos ei ollut tilastollisesti merkitsevä.

Lukioon vai ei? Toisen polven maahanmuuttajanuorten koulutusvalinnat

Tutkielmassa tarkastellaan toisen polven maahanmuuttajanuorten koulutusvalintoja peruskoulun jälkeisessä nivelvaiheessa. Tarkoituksena on paikantaa niitä tekijöitä, jotka edesauttavat maahanmuuttajataustaisten nuorten hakeutumista lukiokoulutukseen Suomessa. Valintaprosesseja selvittämällä saadaan selville niitä tekijöitä, jotka tuottavat koulutuspoluilla jatkamista tai vaihtoehtoisesti koulupudokkuutta. Valintaprosesseja on tarkasteltu nuorten omista lähtökohdista tarkastellen niitä rakenteita ja vaikutteita, jotka lopulta tuottavat yksilöllisiä valintoja. Aineisto on kerätty suorittamalla kymmenen teemahaastattelua kahdessa Helsinkiläisessä lukiossa. Kerätty haastatteluaineisto on analysoitu teoriaohjaavasti sisällönanalyysin keinoin. Koulutusvalinnat ovat monimutkainen prosessi, johon ei ole löydettävissä yhtä selvittävää tekijää. Koulutusvalinnat ovat kuitenkin vahvasti sidoksissa nuorten kotitaustaan. Vanhempien hyvä työllisyys ja kielitaito vahvistavat nuorten tukiverkkoa valintatilanteessa, mutta tärkeämmäksi nousee vielä vanhempien sosiaalisen pääoman ja koulutususkon vaikutus nuorten koulutusajatteluun. Vanhempien koulutususko puolestaan on usein sidoksissa vanhempien ennen maahanmuuttoa saavutettuun sosioekonomiseen tasoon. Nuorten kannustamisella koulutukseen vanhemmat näkevät lastensa pyrkivän parempaan elämään ja takaisin maahanmuuton myötä usein menetettyyn sosioekonomiseen asemaan. Myös motivaatio ja aikaisempi koulumenestys ohjaavat nuorten valintoja. Tiedon kulkeutuminen nuorille valintavaiheessa muodostaa mielenkiintoisen kysymyksen virallisen tiedon ja kuulopuheiden risteytyksen. Ystävien tiedot ohjaavat valintaa, mutta valmistelevat nuorta heikosti odotettavissa olevaan lukion arkeen. Koululta saatu virallinen tieto puolestaan jää usein liian pinnalliseksi ja sen hyöty koulutusvalinnoissa voi jäädä vähäiseksi. Koulun tieto saavuttaa lisäksi vain harvoin nuorten vanhemmat toivotulla tavalla. Vanhempien tuki jää näin myös usein vähäiseksi valintatilanteessa. Tiedotuksessa myös vanhempien sekä lasten kielitaidon taso muodostaa tärkeän kysymyksen. Lukio muodostui nuorille askeleeksi kohti itsenäisempää elämää ja koulutusvalintananne korostaa toisen polven nuorten hybridistä asemaa vanhempien kulttuurisen perinnön ja suomalaisen kulttuurin välillä. Siirtymä voi osoittautua monille henkisesti haastavaksi. Nuorten oma toimijuus vahvisti valintapäätöstä, mutta usein nuoret jäävät valintatilanteessa vaille auttavien aikuisten apua. Yhteiskunnalla on valintatilanteissa vastuuna varmistaa kaikille nuorille tasa-arvoiset mahdollisuudet edetä koulutuspoluilla etnisestä taustasta huolimatta. Nuorten valintoja voidaan vahvistaa muun muassa yksilöllisemmällä oppilaanohjauksella, toimivalla kielikoulutuksella sekä huomioimalla palvelutarjonnassa toisen polven nuorten erityiset tarpeet.

FGF signaling in neurogenesis and patterning of the developing midbrain and anterior hindbrain

Embryonic midbrain and hindbrain are structures which will give rise to brain stem and cerebellum in the adult vertebrates. Brain stem contains several nuclei which are essential for the regulation of movements and behavior. They include serotonin-producing neurons, which develop in the hindbrain, and dopamine-producing neurons in the ventral midbrain. Degeneration and malfunction of these neurons leads to various neurological disorders, including schizophrenia, depression, Alzheimer s, and Parkinson s disease. Thus, understanding their development is of high interest. During embryogenesis, a local signaling center called isthmic organizer regulates the development of midbrain and anterior hindbrain. It secretes peptides belonging to fibroblast growth factor (FGF) and Wingless/Int (Wnt) families. These factors bind to their receptors in the surrounding tissues, and activate various downstream signaling pathways which lead to alterations in gene expression. This in turn affects the various developmental processes in this region, such as proliferation, survival, patterning, and neuronal differentiation. In this study we have analyzed the role of FGFs in the development of midbrain and anterior hindbrain, by using mouse as a model organism. We show that FGF receptors cooperate to receive isthmic signals, and cell-autonomously promote cell survival, proliferation, and maintenance of neuronal progenitors. FGF signaling is required for the maintenance of Sox3 and Hes1 expression in progenitors, and Hes1 in turn suppresses the activity of proneural genes. Loss of Hes1 is correlated with increased cell cycle exit and premature neuronal differentiation. We further demonstrate that FGF8 protein forms an antero-posterior gradient in the basal lamina, and might enter the neuronal progenitors via their basal processes. We also analyze the impact of FGF signaling on the various neuronal nuclei in midbrain and hindbrain. Rostral serotonergic neurons appear to require high levels of FGF signaling in order to develop. In the absence of FGF signaling, these neurons are absent. We also show that embryonic meso-diencephalic dopaminergic domain consists of two populations in the anterior-posterior direction, and that these populations display different molecular profiles. The anterior diencephalic domain appears less dependent on isthmic FGFs, and lack several genes typical of midbrain dopaminergic neurons, such as Pitx3 and DAT. In Fgfr compound mutants, midbrain dopaminergic neurons begin to develop but soon adopt characteristics which highly resemble those of diencephalic dopaminergic precursors. Our results indicate that FGF signaling regulates patterning of these two domains cell-autonomously.

The carboxy terminal WD domain of the pre-mRNA splicing factor Prp17p is critical for function

In Saccharomyces cerevisiae, Prp17p is required for the efficient completion of the second step of pre-mRNA splicing. The function and interacting factors for this protein have not been elucidated. We have performed a mutational analysis of yPrp17p to identify protein domains critical for function. A series of deletions were made throughout the region spanning the N-terminal 158 amino acids of the protein, which do not contain any identified structural motifs. The C-terminal portion (amino acids 160–455) contains a WD domain containing seven WD repeats. We determined that a minimal functional Prp17p consists of the WD domain and 40 amino acids N-terminal to it. We generated a three-dimensional model of the WD repeats in Prp17p based on the crystal structure of the [beta]-transducin WD domain. This model was used to identify potentially important amino acids for in vivo functional characterization. Through analysis of mutations in four different loops of Prp17p that lie between [beta] strands in the WD repeats, we have identified four amino acids, 235TETG238, that are critical for function. These amino acids are predicted to be surface exposed and may be involved in interactions that are important for splicing. Temperature-sensitive prp17 alleles with mutations of these four amino acids are defective for the second step of splicing and are synthetically lethal with a U5 snRNA loop I mutation, which is also required for the second step of splicing. These data reinforce the functional significance of this region within the WD domain of Prp17p in the second step of splicing.

First-in-Class Inhibitors of Sulfur Metabolism with Bactericidal Activity against Non-Replicating M-tuberculosis

Development of effective therapies to eradicate persistent, slowly replicating M. tuberculosis (Mtb) represents a significant challenge to controlling the global TB epidemic. To develop such therapies, it is imperative to translate information from metabolome and proteome adaptations of persistent Mtb into the drug discovery screening platforms. To this end, reductive sulfur metabolism is genetically and pharmacologically implicated in survival, pathogenesis, and redox homeostasis of persistent Mtb. Therefore, inhibitors of this pathway are expected to serve as powerful tools in its preclinical and clinical validation as a therapeutic target for eradicating persisters. Here, we establish a first functional HTS platform for identification of APS reductase (APSR) inhibitors, a critical enzyme in the assimilation of sulfate for the biosynthesis of cysteine and other essential sulfur-containing molecules. Our HTS campaign involving 38?350 compounds led to the discovery of three distinct structural classes of APSR inhibitors. A class of bioactive compounds with known pharmacology displayed potent bactericidal activity in wild-type Mtb as well as MDR and XDR clinical isolates. Top compounds showed markedly diminished potency in a conditional Delta APSR mutant, which could be restored by complementation with Mtb APSR. Furthermore, ITC studies on representative compounds provided evidence for direct engagement of the APSR target. Finally, potent APSR inhibitors significantly decreased the cellular levels of key reduced sulfur-containing metabolites and also induced an oxidative shift in mycothiol redox potential of live Mtb, thus providing functional validation of our screening data. In summary, we have identified first-in-class inhibitors of APSR that can serve as molecular probes in unraveling the links between Mtb persistence, antibiotic tolerance, and sulfate assimilation, in addition to their potential therapeutic value.