An overview of how rubisco and carbohydrate metabolism may be regulated at elevated atmospheric [CO2] and temperature

Selostus: Hiilihydraatti- ja proteiiniaineenvaihdunnan säätely kohonneen hiilidioksidipitoisuuden ja lämpötilan vallitessa

Photosynthesis and Rubisco kinetics in spring wheat and meadow fescue under conditions of simulated climate change with elevated CO[sub 2] and increased temperatures

Selostus: Kevätvehnän ja nurminadan fotosynteesi ja Rubisco-kinetiikka simuloidun ilmastonmuutoksen eli kohotetun hiilidioksidipitoisuuden ja kohotetun lämpötilan oloissa

Effect of two microbial phytase preparations on phosphorus utilisation in broilers fed maize-soybean meal based diets

Selostus: Fytaasientsyymilisäyksen vaikutus fosforin hyväksikäyttöön maissi-soijarouhepohjaisessa broilerrehussa

Sakkaroosin hydrolyysi immobilisoidulla entsyymillä

Työssä tutkittiin sakkaroosin hydrolyysiä anioninvaihtohartseihin immobilisoidun entsyymin avulla tavoitteena löytää sellainen kantaja-entsyymi -yhdistelmä, jolla konversio halutuiksi lopputuotteiksi olisi mahdollisimman korkea. Työhön valittiin aikaisemmissa laboratoriokokeissa parhaita tuloksia saavuttaneet kantaja-entsyymi -parit. Entsyymeinä oli kaksi nestemäistä Saccharomyces cerevisiae -hiivasta eristettyjä entsyymivalmistetta. Kokeissa käytetyt kantajamateriaalit olivat erilaisia heikkoja anioninvaihtohartseja. Entsyymit immobilisoitiin kantajaan sekoitusreaktorissa ja niiden aktiivisuudet määritettiin sitomisen jälkeen. Hydrolyysikokeet tehtiin jatkuvatoimisessa kiintopetireaktorissa ja lisäksi panos-kokeina tutkittiin ominaisuuksiltaan erilaisten kantajien eroja hydrolyysissä. Reaktio-olosuhteet pidettiin kaikissa kokeissa samoina. Sakkaroosiliuoksen pitoisuus oli 50 p-%, reaktiolämpötila 50 oC ja pH 5. Kiintopetikolonnissa tutkittiin myös sakkaroosi-liuoksen viipymäajan vaikutusta sivutuotteiden syntyyn. Näytteet analysoitiin neste-kromatografilla. Kiintopetikolonnissa lyhimmän viipymäajan (15 min) kokeissa ainoastaan hitaimmilla kantaja-entsyymi -pareilla muodostui sivutuotteita, jotka hydrolyysireaktion edetessä kuitenkin hävisivät. Kun viipymäaikaa kasvatettiin sivutuotteiden synty väheni ja lopulta niitä ei havaittu syntyvän lainkaan. Hydrolyysin edetessä viipymäajan ollessa tarpeeksi pitkä pienet sivutuotekomponentit hävisivät sakkaroosin hajotessa kokonaan glukoosiksi ja fruktoosiksi. Verrattaessa partikkelikoon ja hartsimatriisin vaikutusta samaan entsyymiin sidottuna havaittiin, että niillä kummallakin on vaikutusta sekä sakkaroosin hydrolyysi-nopeuteen että sivutuotteiden muodostumiseen.

Purified lignin for demanding applications

Diplomityön tarkoituksena oli puhdistaa kraft ligniiniä. Raaka-aineena käytettiin pääasiassa Lignoboost -menetelmän kaltaisella menetelmällä havupuu- mustalipeästä saostettua ligniiniä. Diplomityön ensimmäisenä tavoitteena oli löytää menetelmä, jolla voidaan poistaa kraft ligniinistä tuhkaa. Työssä raaka-aineena käytetyn saostetun ligniinin tuhkapitoisuus oli noin 3 %. Tarkoituksena oli saada laskettua tuhkapitoisuutta uudelleenlieton, suodatuksen ja pesun avulla. Työn toisena tavoitteena oli hiilihydraattien poisto kraft ligniinistä. Hiilihydraatit, pääosin hemiselluloosaa, ovat kiinnittyneet ligniiniin vahvoin kovalenttisin sidoksin. Aiempien kokemusten perusteella hemiselluloosat eivät irtoa ligniinistä vesipesun yhteydessä, vaan niiden irrottaminen vaatii onnistuakseen happo-, entsyymi- tai mikrobikäsittelyn, mikäli halutaan säilyttää ligniinin rakenne muuttumattomana. Tässä työssä käytetyt kraft ligniinin puhdistusmenetelmät olivat lietto, happohydrolyysi ja entsymaattinen hydrolyysi, joista kumpikin sisälsi ligniinin uudelleenlieton, suodatuksen ja muodostuneen kakun pesun vedellä.

Switchable Lanthanide Luminescence for Detection of Biomolecules

Binary probes are oligonucleotide probe pairs that hybridize adjacently to a complementary target nucleic acid. In order to detect this hybridization, the two probes can be modified with, for example, fluorescent molecules, chemically reactive groups or nucleic acid enzymes. The benefit of this kind of binary probe based approach is that the hybridization elicits a detectable signal which is distinguishable from background noise even though unbound probes are not removed by washing before measurement. In addition, the requirement of two simultaneous binding events increases specificity. Similarly to binary oligonucleotide probes, also certain enzymes and fluorescent proteins can be divided into two parts and used in separation-free assays. Split enzyme and fluorescent protein reporters have practical applications among others as tools to investigate protein-protein interactions within living cells. In this study, a novel label technology, switchable lanthanide luminescence, was introduced and used successfully in model assays for nucleic acid and protein detection. This label technology is based on a luminescent lanthanide chelate divided into two inherently non-luminescent moieties, an ion carrier chelate and a light harvesting antenna ligand. These form a highly luminescent complex when brought into close proximity; i.e., the label moieties switch from a dark state to a luminescent state. This kind of mixed lanthanide complex has the same beneficial photophysical properties as the more typical lanthanide chelates and cryptates - sharp emission peaks, long emission lifetime enabling time-resolved measurement, and large Stokes’ shift, which minimize the background signal. Furthermore, the switchable lanthanide luminescence technique enables a homogeneous assay set-up. Here, switchable lanthanide luminescence label technology was first applied to sensitive, homogeneous, single-target nucleic acid and protein assays with picomolar detection limits and high signal to background ratios. Thereafter, a homogeneous four-plex nucleic acid array-based assay was developed. Finally, the label technology was shown to be effective in discrimination of single nucleotide mismatched targets from fully matched targets and the luminescent complex formation was analyzed more thoroughly. In conclusion, this study demonstrates that the switchable lanthanide luminescencebased label technology can be used in various homogeneous bioanalytical assays.

Entsyymien talteenotto ja kierrätys selluloosaetanolin valmistuksessa

Bioetanolin valmistus selluloosapitoisista raaka-aineista vaatii selluloosapolymeerien pilkkomisen liukoisiksi sokereiksi. Tämä voidaan toteuttaa entsymaattisella hydrolyysillä. Selluloosan pilkkomiseen tarkoitetut entsyymit, sellulaasit, ovat entsymaattisen hydrolyysin jälkeen sitoutuneet joko kiintoainefaasiin tai ovat nestemäisessä faasissa ns. vapaina entsyymeinä. Prosessin taloudellisuuden kannalta on erityisen tärkeää minimoida siinä käytettävien entsyymien tarve, sillä tehokkaat entsyymivalmisteet ovat suhteellisen kalliita. Yksi varteenotettava vaihtoehto bioetanoliprosessin saamiseksi taloudellisemmaksi on käytettyjen entsyymien talteenotto ja kierrätys. Työn tarkoituksena oli selvittää kirjallisuudesta, millaisia menetelmiä on kehitetty entsyymien talteenottoon ja kierrätykseen lignoselluloosasta valmistettavan bioetanolin valmistuksessa. Työssä on keskitytty tuoreisiin tutkimuksiin ja menetelmien käyttökelpoisuuteen ja taloudellisuuteen. Viime vuosina sellulaasien talteenotto- ja kierrätysmenetelmiä koskevat tutkimukset ovat keskittyneet pääasiassa käsittelemään nanopartikkelien avulla tapahtuvaa entsyymien immobilisointia, ultrasuodatusta, erilaisia desorptiomenetelmiä, kiinteän hydrolyysijäännöksen kierrättämistä, tuoreen substraatin lisäämistä sekä myös tislausvaiheen jälkeistä entsyymien kierrättämistä. Jotta kierrätysmenetelmä olisi tehokas, tulisi sen pyrkiä säilyttämään entsyymien aktiivisuuksia, sokerisaantoa menettämättä ja sisältää sekä neste-, että kiintoainefaasista tapahtuva kierrätys. Jokaisella kierrätysmenetelmällä on hyvät ja huonot puolensa. Entsyymien talteenottoastetta saadaan kuitenkin parannettua yhdistämällä erilaisia menetelmiä. Useista tutkimuksista huolimatta, taloudellisinta ja käyttökelpoisinta entsyymien talteenotto- ja kierrätysmenetelmää ei ole vielä saavutettu.

Toll-like receptor 9 in breast cancer

The innate immune system recognizes microbial features leading to the activation of the adaptive immune system. The role of Toll-like receptor 9 (TLR9) is to recognize microbial DNA. In addition to immune cells, TLR9 is widely expressed in breast cancer in addition to other cancers. Breast cancer is the most common cancer in women, affecting approximately one in eight in industrialized countries. In the clinical setting, breast cancer is divided into three clinical subtypes with type-specific treatments. These subtypes are estrogen receptor (ER)-positive, HER2-positive and triple-negative (TNBC) breast cancer. TNBC is the most aggressive subtype that can be further divided into several subtypes. TNBC tumors lack ER, progesterone receptor and HER2 receptor. Therefore, the current clinically used targeted therapies are not suitable for TNBC treatment as TNBC is a collection of diseases rather than one entity. Some TNBC patients are cured with standard chemotherapy, while others rapidly die due to the disease. There are no clinically used iomarkers which would help in predicting which patients respond to chemotherapy. During this thesis project, we discovered a novel good-prognosis TNBC subtype. These tumors have high TLR9 expression levels. Our findings suggest that TLR9 screening in TNBC patient populations might help to identify the patients that are at the highest risk regarding a relapse. To gain better understanding on the role of TLR9 in TNBC, we developed an animal model which mimicks this disease. We discovered that suppression of TLR9 expression in TNBC cells increases their invasive properties in hypoxia. In line with the clinical findings, TNBC cells with low TLR9 expression also formed more aggressive tumors in vivo. TLR9 expression did not, however, affect TNBC tumor responses to doxorubicin. Our results suggest that tumor TLR9 expression may affect chemotherapyrelated immune responses, however, this requires further investigation. Our other findings revealed that DNA released by chemotherapy-killed cells induces TLR9-mediated invasion in living cancer cells. Normally, extracellular self-DNA is degraded by enzymes, but during massive cell death, for example during chemotherapy, the degradation machinery may be exhausted and self-DNA is taken up into living cells activating TLR9. We also discovered that the malaria drug chloroquine, an inhibitor of autophagy and TLR9 signalling does not inhibit TNBC growth in vivo, independently of the TLR9 status. Finally, we found that ERα as well as the sex hormones estrogen and testosterone regulate TLR9 expression and activity in breast cancer cells in vitro. As a conclusion, we suggest that TLR9 is a potential biomarker in TNBC. ------- Sisäsyntyisen immuniteetin tehtävä on tunnistaa mikrobien molekyylirakenteita, mikä saa aikaan adaptiivisen immuunijärjestelmän aktivoitumisen. Tollin kaltainen reseptori 9 (TLR9) on dna:ta tunnistava sisäsyntyisen immuniteetin reseptori, jota ilmennetään myös useissa syövissä, kuten rintasyövässä. Rintasyöpä on naisten yleisin syöpä, johon joka kahdeksas nainen sairastuu elämänsä aikana. Kliinisesti rintasyöpä jaotellaan kolmeen alatyyppiin, joista kolmoisnegatiivinen rintasyöpä on aggressiivisin. Tämän tyypin syövät eivät ilmennä hormonireseptoreja (estrogeeni- ja progesteronireseptori) tai HER2-reseptoria. Tästä johtuen kolmoisnegatiivisten potilaiden hoitoon ei voida käyttää rintasyövän nykyisten hoitosuositusten mukaisia täsmähoitoja. Kolmoisnegatiivinen rintasyöpä ei kuitenkaan ole yksi sairaus, koska molekyylitasolla sen on osoitettu koostuvan lukuisista, biologialtaan erilaisista syöpämuodoista. Tällä hetkellä kliinisessä käytössä ei ole biomarkkeria, jonka avulla kolmoisnegatiivisen rintasyövän alatyypit voisi erottaa toisistaan. Löysimme uuden kolmoisnegatiivisen syövän alatyypin, joka ilmentää vain vähän TLR9-proteiinia. Tällä alatyypillä on erittäin huono ennuste ja tulostemme perusteella TRL9-tason selvittäminen voisi seuloa huonoennusteiset syövät kolmoisnegatiivisten syöpien joukosta. Kehitimme eläinmallin, jolla voidaan tutkia matalan ja korkean TLR9-tason vaikutuksia kolmoisnegatiivisten kasvainten hoitovasteeseen. Toinen löytömme oli, että kemoterapialla tapettujen syöpäsolujen dna saa aikaan elävien syöpäsolujen TLR9-välitteistä invaasiota. Normaalisti entsyymit hajoittavat yksilön oman solunulkoisen dna:n. Erikoistilanteissa, kuten syöpähoitojen yhteydessä, jolloin solukuolema on massiivista, elimistön oma koneisto ei ehdi tuhoamaan solunulkoista dna:ta ja sitä voi kertyä eläviin soluihin, joissa se aktivoi TLR9:n. Kolmanneksi havaitsimme, että malarialääke klorokiini, joka estää TLR9:n toimintaa ja jolla on syövänvastaisia vaikutuksia soluviljelyolosuhteissa, ei estänyt TLR9-positiivisten tai TLR9-negatiivisten kasvainten kasvua käyttämässämme eläinmallissa. Neljänneksi soluviljelykokeittemme tulokset osoittivat, että sukupuolihormonit estrogeeni ja testosteroni sekä estrogeenireseptori osallistuvat TLR9:n ilmentymisen ja aktiivisuuden säätelyyn. Tuloksemme osoittavat, että TLR9 potentiaalinen biomarkkeri kolmoisnegatiivisessa rintasyövässä.