Surface Proteins of Lactobacillus crispatus : Adhesive Properties and Cell Wall Anchoring

Bacterial surface-associated proteins are important in communication with the environment and bacteria-host interactions. In this thesis work, surface molecules of Lactobacillus crispatus important in host interaction were studied. The L. crispatus strains of the study were known from previous studies to be efficient in adhesion to intestinal tract and ECM. L. crispatus JCM 5810 possess an adhesive surface layer (S-layer) protein, whose functions and domain structure was characterized. We cloned two S-layer protein genes (cbsA; collagen-binding S-layer protein A and silent cbsB) and identified the protein region in CbsA important for adhesion to host tissues, for polymerization into a periodic layer as well as for attachment to the bacterial cell surface. The analysis was done by extensive mutation analysis and by testing His6-tagged fusion proteins from recombinant Escherichia coli as well as by expressing truncated CbsA peptides on the surface of Lactobacillus casei. The N-terminal region (31-274) of CbsA showed efficient and specific binding to collagens, laminin and extracellular matrix on tissue sections of chicken intestine. The N-terminal region also contained the information for formation of periodic S-layer polymer. This region is bordered at both ends by a conserved short region rich in valines, whose substitution to leucines drastically affected the periodic polymer structure. The mutated CbsA proteins that failed to form a periodic polymer, did not bind collagens, which indicates that the polymerized structure of CbsA is needed for collagen-binding ability. The C-terminal region, which is highly identical in S-layer proteins of L. crispatus, Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus helveticus, was shown to anchor the protein to the bacterial cell wall. The C-terminal CbsA peptide specifically bound to bacterial teichoic acid and lipoteichoic acids. In conclusion, the N-terminal domain of the S-layer protein of L. crispatus is important for polymerization and adhesion to host tissues, whereas the C-terminal domain anchors the protein to bacterial cell-wall teichoic acids. Lactobacilli are fermentative organisms that effectively lower the surrounding pH. While this study was in progress, plasminogen-binding proteins enolase and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) were identified in the extracellular proteome of L. crispatus ST1. In this work, the cell-wall association of enolase and GAPDH were shown to rely on pH-reversible binding to the cell-wall lipoteichoic acids. Enolase from L. crispatus was functionally compared with enolase from L. johnsonii as well as from pathogenic streptococci (Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes) and Staphylococcus aureus. His6-enolases from commensal lactobacilli bound human plasminogen and enhanced its activation by human plasminogen activators similarly to, or even better than, the enolases from pathogens. Similarly, the His6-enolases from lactobacilli exhibited adhesive characteristics previously assigned to pathogens. The results call for more detailed analyses of the role of the host plasminogen system in bacterial pathogenesis and commensalism as well of the biological role and potential health risk of the extracellular proteome in lactobacilli.Bakteerien pintaproteiinit ovat tärkeitä bakteerien vuorovaikutuksessa isäntänsä, kuten ihmisen kanssa. Tässä työssä tutkittiin Lactobacillus crispatus bakteerin pintaproteiineja ja niiden merkitystä isäntä-bakteeri vuorovaikutuksessa, kuten bakteerin tarttumisessa suoliston limakalvoille. Laktobasillit kuuluvat maitohappobakteereihin, joita käytetään yleisesti lihan ja kasvisten valmistamisessa käymisreaktiolla sekä meijeriteollisuudessa mm. jogurtin valmistuksessa. Laktobasilleilla on havaittu monia terveyttä edistäviä vaikutuksia, ja niitä käytetäänkin yleisesti probioottisissa eli terveyttä edistävissä valmisteissa. Tutkimuksessani osoitettiin Lactobacillus crispatus bakteerien S-kerros -pintaproteiinin merkitys bakteerin tarttumisessa suolistoon sekä tutkittiin tarkoin proteiinin molekylaarinen rakenne. Proteiinin ensimmäiset 274 aminohappoa muodostavat polymeerisen S-kerros rakenteen ja ne tarvitaan bakteerin sitoutumiseen suoliston pintaan. Sen sijaan proteiinin loppupään 123 aminohappoa sitoutuvat bakteerin soluseinän ainesosiin, lipoteikohappoihin, ja siten kiinnittävät proteiinin bakteerin soluseinään. Laktobasillit tuottavat kasvaessaan maitohappoa, joka laskee ympäristön pH-arvoa. Työssäni osoitettiin, että kaksi muuta Lactobacillus crispatus bakteerin pintaproteiinia, enolaasi ja glyseraldehydi-3-fosfaatti-dehydrogenaasi (GAPDH), ovat sitoutuneet bakteerin soluseinään happamissa olosuhteissa, mutta irtoavat solusta korkeassa pH:ssa. Lisäksi työssä verrattiin enolaasi-proteiineja laktobasilleilla ja tautia aiheuttavilla bakteereilla, ja havaittiin, että enolaasi-proteiineilla on laktobasilleilla samanlaisia ominaisuuksia kuin tautia aiheuttavien bakteerien enolaaseilla. Tämä tutkimus valottaa pintaproteiinien roolia laktobasillien terveyttä edistävissä ominaisuuksissa sekä kuvaa mekanismin, joilla laktobasillit muokkaavat pintarakennettaan ympäristön muuttuessa

Sijoittamisen kehitys sosiaalisiksi sijoitusyhteisöiksi

Sijoittaminen muuttuu jatkuvasti aikakausien mukaan ja on kehittynyt viime vuosina sosiaaliseksi sijoittamiseksi. Käsitteellä tarkoitetaan sosiaalisen median piirteiden siirtymistä osaksi sijoituskäyttäytymistä. Sosiaaliset sijoitusyhteisöt tarjoavat käyttäjilleen tavan kommunikoida ja olla yhteydessä muihin sijoittajiin uudella tavalla. Sijoitusyhteisöjen palveluihin kuuluvat nykyisin keskustelupalstat ja mahdollisuus kerätä ja jakaa tietoa käyttäjien kesken. Opinnäytetyön tarkoitus on löytää sosiaalisen sijoittamisen keskeiset piirteet ja sosiaalisesta mediasta saadut vaikutteet. Työssä tutkitaan sijoitustavan syntyyn vaikuttaneita ominaisuuksia sekä listataan hyviä ja huonoja puolia sosiaalisesta sijoittamisesta. Työn tavoite on tarkastella menestystekijöitä ja niiden pohjalta selvittää, miksi sijoitustapa on toiminut menestyksekkäästi ja jatkaa kasvuaan markkinoilla. Tutkimuksessa on käytetty painettuina lähteinä alan kirjallisuutta, jotka käsittelevät online-sijoittamista ja sijoittamisen kehitystä internet kasvun myötä. Sosiaalinen sijoittaminen on aiheena varsin uusi ilmiö, josta ei ole toteutettu Suomessa montaa tutkimusta. Tämän vuoksi opinnäytetyössä hyödynnettiin enemmän ulkomaisia sähköisiä lähteitä. Opinnäytetyössä käsitellään lyhyesti suurimpia ulkomaisia sosiaalisia sijoitusalustoja, mutta pääpaino on Suomessa toimivassa Nordnetin Sharevillessä. Tutkimusmenetelmäksi valikoitui benchmarking, jota käytetään yrityksen vertailussa suhteessa kilpailijoihin tai toisen alan me-nestyjiin. Tässä opinnäytetyössä benchmarkingilla tutkittiin Sharevillen kilpailuetuja kotimaisilla markkinoilla ja verrataan sosiaalisen median ilmiöitä palveluun. Benchmarkingin avulla löydettiin yhtäläisyyksiä sosiaalisen median ja sosiaalisten sijoitusalustoiden väliltä. Tutkimuksessa löytyi myös ilmiöitä, jotka eivät ole vielä osa sijoitusalustojen palveluita, kuten mainonta, kilpailut ja tapahtumakutsut sekä yksityisen viestinnän työkalun puute käyttäjien välillä. Näiden ominaisuuksien oletetaan siirtyvän tulevaisuudessa sijoituspalveluihin hieman eri muodossa. Opinnäytetyön tutkimuksen pohjalta pääteltiin, että sosiaalinen sijoittaminen on vasta alkutaipaleellaan ja tulee muuttumaan tulevaisuudessa sekä monipuolisemmaksi että suositummaksi. Arvion mukaan muutaman vuoden päästä sosiaalinen sijoittaminen on käsitteenä tuttu lähes kaikille sijoittajille.In recent years social trading has emerged as a new form of investment. Social trading is communication between different traders and the concept refers to the incorporation of aspects of social media into the investment behavior. Social trading platforms offer users a new way to communicate and contact other people. Forums and the ability to collect and share information among users are part of the social trading platforms’ services nowadays. The purpose of this thesis project is to identify the key features of social trading and find in-fluences which are from social media. The thesis examines the features which have affected the creation of this new form of trading. The pros and cons of social investment are also listed. Based on the study the purpose is to find ways of communication in social media which are not yet part of the social trading. The theoretical framework of this thesis is drawn from printed literature on such topics as online investing, the development of investment and Internet growth. Social investing is a relatively new phenomenon, about which there have not been many studies made in Finland. Therefore, the report utilizes more international online sources. The thesis briefly discusses the largest foreign international social trading platforms, but the main focus is on the Scandinavian platform, Shareville, which is owned by Nordnet. Benchmarking was chosen as the research method and this is used to identify competitive advantages in the domestic market and to compare the social media phenomena to the service. The results of the research showed the similarities between social media and social trading platforms. Some surprising phenomena that are not yet part of investment platforms were found, such as advertising, competitions and event invitations. Based on the study the supposition is that these phenomena will be part of social trading later, but they will not be in same form. On the basis of the results, the report concludes that social investing is only in its early stages and will change in the future to become more versatile and popular. It is predicted that in a few years social trading as a concept will be familiar to almost all investors

IMMUNE RECONSTITUTION AFTER CHILDHOOD CANCER DEPENDS ON TREATMENT INTENSITY

The aim of this study was to analyze immune reconstitution in the pediatric population after completion of cancer treatment. We retrospectively studied all children (N=79) who had been treated for cancer at our center in Turku University Hospital starting treatment during the years 2014-2019. In a separate dataset we merged all leukemia patients who started treatment during the years 2014-2019 including all high-risk leukemia patients treated between 2009-2019 (N=39). Patients were classified in high risk and low risk treatment intensity groups based on a previously validated tool ITR-3. We collected data on baseline parameters, treatment-related aspects and post- treatment immunological recovery, namely neutrophil and lymphocyte counts, immunoglobulin levels, CD19, CD4 and NK cell counts. Immunological parameters were followed until their normalization. Our data showed a fast recovery of the above-named immunological parameters for the majority of current pediatric oncologic treatments. Treatment for high-risk leukemia, AML, medulloblastoma and mature B-cell lymphoma was associated with prolonged recovery times for a substantial proportion of cases. These patients with prolonged recovery time were mostly classified within the higher ITR-3 group, which means slower immune reconstitution can be anticipated for certain treatment groups. According to our study, as childhood cancer treatment protocols have advanced to be less toxic, they also often cause less immunosuppression. This means that post-treatment transmission-based precautions would not be needed in most cases. Nevertheless, patients treated with high intensity treatment need special follow-up after completion of childhood cancer treatment

Proteiini-DNA sitoutumisspesifisyyksien mallintaminen satunnaismetsällä

Protein-DNA binding specifities are modeled with random forest in this Master's thesis. Specific proteins called transcriptional factors are essential for gene expression regulation, since their binding on DNA can alter transcription initiation probability of target genes. Furthermore, transcriptional factors can bind DNA as dimers even though as individuals they would lack the required affinity for the binding site. Thus, models that predict individual protein and protein dimer binding sites, would be beneficial for deducing gene regulatory networks. In this Master's thesis HT-SELEX and CAP-SELEX data sets measured by Jolma et al. are utilized for modeling binding specificities. SELEX measurements yield large sets of DNA sequences, which are known to comprise a binding site. HT-SELEX measure individual transcriptional factor binding sites while CAP-SELEX measure binding sites of transcriptional factor dimers. Currently, position weight matrices (PWM) are most often utilized for modeling protein-DNA binding specifities even though they may be too simple and inflexible for accurate modeling. For instance a neural network model, DeepBind, have been shown to outperform PWM modeling significantly. In this Master's thesis, random forest, which is known to be well suited for high-dimensional and correlated data, is combined with PWMs to yield models for protein-DNA binding specifities. For individual transcriptional factor binding sites random forest perform almost equally to DeepBind and outperform PWM modeling significantly. In addition, random forest predict protein dimer binding sites significantly more accurately than position weight matrices. Furthermore, the difference between random forest and PWM modeling is greater for protein pairs than for individual proteins. In addition, DeepBind is not currently provided for transcriptional factor pairs. Thus, according to results represented in this Master's thesis, modeling protein-DNA binding specificities with random forest is beneficial in comparison to position weight matrices especially for protein dimers.Diplomityössä mallinnetaan satunnaismetsällä proteiini-DNA sitoutumisspesifisyyksiä. Transkriptiotekijät ovat proteiineja, jotka säätelevät geenien ilmentymistä sitoutumalla DNA juosteelle ja täten laskemalla tai kasvattamalla kohdegeenien transkription todennäköisyyttä. Lisäksi transkriptiotekijät voivat sitoutua DNA juosteelle dimeerisessä muodossa, vaikka yksittäisinä proteiineina näiden sitoutumisaffiniteetti ei olisikaan ollut riittävä kyseiselle sitoutumiskohdalle. Diplomityössä käytetään sitoutumisspesifisyyksien mallintamiseen Jolma et al. mittaamia HT-SELEX ja CAP-SELEX aineistoja. SELEX mittaukset tuottavat suuren joukon DNA juosteita, jotka sisältävät sitoutumiskohdan. HT-SELEX menetelmällä mitataan sitoutumiskohtia yksittäisille proteiineille ja CAP-SELEX menetelmällä proteiinipareille. Tällä hetkellä sitoutumisspesifisyyksiä mallinnetaan useimmiten positio paino matriiseilla (PPM), vaikka ne saattavat olla liian yksinkertaisia ja joustamattomia sitoutumiskohtien todenmukaiseen mallintamiseen. Esimerkiksi neuroverkkoihin perustuvan DeepBind mallin on näytetty ennustavan sitoutumiskohtia merkittävästi tarkemmin kuin positio paino matriisien. Diplomityössä mallinnetaan proteiinien sitoutumiskohtia yhdistämällä PPM malleja ja satunnaismetsä-mallinnusta, jonka tiedetään soveltuvan hyvin moniulotteiselle sekä korreloituneelle datalle. Työn tuloksista selvisi, että satunnaismetsä ennustaa yksittäisten proteiinien sitoutumiskohtia lähes samalla tarkkuudella kuin DeepBind ja että ennustustarkkuus on merkittävästi korkeampi kuin PPM malleilla. Satunnaismetsällä voi lisäksi mallintaa proteiiniparien sitoutumiskohtia merkittävästi tarkemmin kuin positio paino matriiseilla. Ero ennustustarkkuudessa satunnaismetsän ja PPM mallinnuksen välillä on suurempi proteiinipareilla kuin yksittäisillä proteiineilla. Lisäksi DeepBindia ei tarjota tällä hetkellä proteiinipareille. Täten Diplomityön tulosten perusteella satunnaismetsä on suositeltava menetelmä proteiini-DNA sitoutumisspesifisyyksien mallintamiseen erityisesti dimeeristä sitoutumista mallinnettaessa

Investigating the Effectiveness of Physical Activity Interventions for Older Adults

Regular physical activity can help prevent chronic conditions and it is positively linked to health-related quality of life (United States Department of Health and Human Services [USDHHS], 2000). Unfortunately, many older adults do not engage in leisure time activity (USDHHS, 2000); making it important to design and test physical activity interventions for this population. The purpose of this dissertation was to review the external validity of theory-based physical activity interventions and to examine the efficacy of a mail-based physical activity intervention. The review included 54 theory-based interventions and overall the studies focused on internal rather than external validity. The hypotheses of the experimental study were that the psychological mediators and physical activity participation would significantly increase among the treatment group as compared to the control group, and that the changes in the mediators would be related to the changes in activity levels. The intervention included 4 weekly stage-matched packages targeting population specific physical activity beliefs (Antikainen et al., 2009) and weekly phone calls to reassess stages of change. Physical activity participation, stages of change, and theory of planned behavior constructs were assessed at baseline and follow-up. Differences in activity levels and theory-based constructs were assessed with repeated measures mixed analysis of variance. Stage of change progression was examined with chi-square analysis. Measured variable path analysis was used to determine associations between the theory constructs, stages of change, and physical activity participation. The participants were 55 older adults, ages 54 to 96 years. Most of the participants were female, Black, and reported low levels of education and income. The treatment group reported statistically significantly greater physical activity after the intervention than the control group that reported lower levels of activity at follow-up. Although not statistically significant, there was a trend in SOC progression after the intervention in the treatment group. Finally, the integrated model was found to have a good fit at follow-up and perceived behavioral control emerged as a significant predictor of physical activity. This research provides important information for the design of physical activity interventions based upon the integrated framework for translation to community-based organizations