Transkriptioanalyysi Trichoderma reesei -sienelle sellulaasien ja hemisellulaasien tuottoa aktivoivissa olosuhteissa ja proteiinin tuottoon vaikuttavien faktoreiden tunnistaminen

Utilisation of non-edible, renewable lignocellulosic biomass for the production of second generation biofuels and chemicals is hindered especially by the high price of enzymes needed for biomass degradation. Filamentous fungi are natural producers of enzymes active against plant cell wall polymers. Especially the ascomycota fungus Trichoderma reesei is widely utilised in the industry for the production of cellulases and hemicellulases. However, the efficiency of enzyme production needs to be further improved in order to ensure economical production of biobased products. Several environmental factors affect protein production by filamentous fungi. Cellulase and hemicellulase genes of T. reesei are activated by inducer molecules derived from different substrates. The need for cooperation of different hydrolytic enzymes for the total degradation of plant cell wall material has led to coordinated expression of these genes. However, the extent and timing of induction can vary between different genes and especially the hemicellulase genes aredifferentially induced by various substrates. The direct regulation of cellulase and hemicellulase genes by transcriptional regulators has been widely studied and several activators and repressors of these genes have been characterized in detail. However, little is still known concerning the exact regulatory pathways and mechanisms utilised by the fungus for the accurate timing and composition of the hydrolytic enzymes produced. In this study, a genome-wide transcriptional analysis of T. reesei gene expression at different ambient pH conditions was conducted in order to identify genes affected by extracellular pH. The role of a T. reesei orthologue for the characterized pH regulator, PacC, in the expression of cellulase and hemicellulase genes was also studied. An extensive induction experiment together with transcriptional profiling was then utilised to study the effects of several different substrates on the expression of genes encoding carbohydrate active enzymes (CAZy). In addition, transcriptomics data was utilised for the identification of novel candidate regulators affecting cellulase and xylanase production by T. reesei. Transcriptional profiling identified pH as an important determinant of T. reesei gene expression. Ambient pH was also found to affect the expression of several cellulase and hemicellulase genes and more information on the role of a PacC orthologue in the expression of cellulase and hemicellulase genes was gained. A profiling study utilising different substrates as inducers together with a thorough annotation of the T. reesei CAZy genes revealed the expression patterns of novel candidate genes possibly involved in the degradation of different types of cellulosic and hemicellulosic substrates. In addition, a phylogenetic analysis indicated that functional diversification of the carbohydrate active enzymes of T. reesei is a rather common phenomenon and is reflected in the differential regulation of the corresponding genes. A transcription factor gene named ace3 was identified from the profiling data and was shown to be essential for cellulase production and for the expression of cellulase genes. Over-expression of ace3 led to improved production of cellulase and xylanase activities. Several other candidate regulators were also identified as interesting subjects for more detailed studies. Overall, the use of genome-wide methods increased understanding concerning the genome organisation of T. reesei and its possible evolutionary benefits, and enabled identification of co-regulated genomic regions possibly involved in enzyme production.Biomassan hajotukseen tarvittavien entsyymien korkea hinta vaikeuttaa uusiutuvien lignoselluloosasta rakentuvien biomassamateriaalien käyttöä toisen sukupolven biopolttoaineiden ja kemikaalien tuotantoon. Rihmamaiset sienet tuottavat luonnostaan kasvien soluseinämateriaalia hajottavia entsyymejä. Varsinkin Trichoderma reesei sientä käytetään laajasti teollisuudessa sellulaasien ja hemisellulaasien tuottoon. Sienen entsyymintuottokykyä tulee kuitenkin parantaa vielä entisestään, jotta biopohjaisten tuotteiden kustannustehokas tuotto voidaan varmistaa. Useilla eri ympäristötekijöillä tiedetään olevan vaikutusta rihmamaisen sienen proteiinintuottoon. T. reesei -sienen sellulaasi- ja hemisellulaasigeenit aktivoituvat erilaisista substraateista muodostuvien indusorien välityksellä. Kasvimateriaalin hajotukseen tarvitaan useiden eri entsyymien yhteistyötä, mikä on johtanut entsyymejä koodaavien geenien koordinoituun ekspressioon. Induktion voimakkuus ja ajoitus voivat kuitenkin vaihdella eri geenien välillä, ja erityisesti hemisellulaasigeenien induktiossa on havaittu vaihtelua myös eri substraattien välillä. Sellulaasi- ja hemisellulaasigeenien säätelyä spesifisten transkriptiofaktoreiden välityksellä on tutkittu laajasti ja useita aktivaattoreita ja repressoreja on karakterisoitu. Entsyymien tuoton ajoittamiseen ja optimaalisen entsyymiseoksen tuottamiseen tarvittavista säätelymekanismeista tiedetään silti vielä melko vähän. Solun ulkopuolisen pH:n vaikutusta T. reesei -sienen geeniekspressioon tutkittiin genominlaajuisella transkriptioanalyysillä. Analyysin tavoitteena oli tunnistaa pH:n muutokseen reagoivia geenejä. Lisäksi tunnetun, pH-säätelystä vastaavan pacC-geenin ortologin roolia T. reesein sellulaasi- ja hemisellulaasigeenien ekspression säätelyssä tutkittiin. Laajaa induktiokoetta yhdistettynä transkriptioanalyysiin hyö-dynnettiin tutkittaessa eri substraattien vaikutusta CAZy-geenien ekspressioon. Lisäksi transkriptiodataa hyödynnettiin uusien, sellulaasi- ja ksylanaasiaktiivisuuden tuottoon vaikuttavien säätelytekijöiden tunnistamisessa. Transkriptioprofiloinnin tulosten perusteella pH:n todettiin olevan tärkeä T. reesei -sienen geeniekspressioon vaikuttava tekijä. Solunulkopuoleinen pH vaikutti myös useiden sellulaasi- ja hemisellulaasigeenien ekspressioon. Lisäksi saatiin uutta tietoa PacC-ortologin roolista sellulaasi- ja hemisellulaasigeenien ekspressiossa. Profilointi yhdistettynä useiden eri substraattien käyttöön indusoreina sekä CAZy-geenien huolelliseen uudelleenannotointiin paljasti uusien, mahdollisesti erilaisten selluloosaa ja hemiselluloosaa sisältävien materiaalien hajotuksessa mukana olevien geenien ekspressioprofiilit. Lisäksi fylogeneettinen analyysi antoi viitteitä siitä, että funktionaalinen eriytyminen on melko yleistä T. reesein CAZy-entsyymeille ja se näkyy myös entsyymejä koodaavien geenien erilaisena säätelynä. Sellulaasigeenien ekspressiolle ja sellulaasien tuotolle välttämätön transkriptiofaktorigeeni, ace3, tunnistettiin profilointidatan avulla. Geenin ylituotto lisäsi sellulaasien ja ksylanaasien tuottoa. Lisäksi profilointidatan avulla tunnistettiin useita muita mahdollisia uusia regulaattoreita, jotka ovat mielenkiintoisia kohteita lisätutkimuksille. Genominlaajuisten metodien käyttö lisäsi ymmärrystä T. reesein genomin organisaatiosta ja sen mahdollisesti tuomista evoluutionaarisista eduista sekä paljasti entsyymien tuottoon mahdollisesti osallistuvia yhteisesti säädeltyjä genomialueita

Sairaaloiden tuottavuuden kehitys 2002-2006

Julk. 7.2.200

Intuitive physics ability in systemizers relies on differential use of the internalizing system and long-term spatial representations

According to the Empathizing-Systemizing theory (E-S Theory), individual differences in how people understand the physical world (systemizing) and the social world (empathizing), are two continuums in the general population with several implications, from vocational interests to skills in the social and physical domains. The underlying mechanisms of intuitive physics performance among individuals with strong systemizing and weak empathizing (systemizers) are, however, unknown. Our results affirm higher intuitive physics skills in healthy adult systemizers (N=36), and further reveal the brain mechanisms that are characteristic for those individuals in carrying out such tasks. When the participants performed intuitive physics tasks during functional magnetic resonance imaging, combined higher systemizing and lower empathizing was associated with stronger activations in parts of the default mode network (DMN, cuneus and posterior cingulate gyrus), middle occipital gyrus, and parahippocampal region. The posterior cingulate gyrus and parahippocampal gyrus were specifically associated with systemizing “brain type” even after controlling for task performance, while especially in the parietal cortex, the activation changes were simply explained by higher task performance. We therefore suggest that utilization of DMN-parahippocampal complex, suggested to play a role in internalizing and activating long-term spatial memory representations, is the factor that distinguishes systemizers from empathizers with the opposite “brain type” in intuitive physics tasks.</p

Hilmo - Sosiaali- ja terveydenhuollon hoitoilmoitus 2019 : Määrittely ja ohjeistus : Versio 1.0

Hilmo-opas 20191. Korjattu paino

Hilmo - Sosiaali- ja terveydenhuollon hoitoilmoitus 2020 : Määrittelyt ja ohjeistus : Voimassa 1.1.2020 alkaen

Hilmo-opas 2020Avohilmon tiedostomuodon tekninen rakennekuvaus löytyy URI-tiedon alla olevan linkin takaa.Tiedostosta korjattu virheellinen linkki (s. 17) 17.3.2022

Hilmo-opas 2019

Sosiaali- ja terveydenhuollon hoitoilmoitusrekisterin (Sosiaali- ja terveys -Hilmon) sekä perusterveydenhuollon avohoidon rekisterin (Avohilmon) ensimmäinen yhteinen opas. Erillisiä Hilmo- ja Avohilmo -oppaita ei enää julkaista.Tämän vanhan painoksen korvaa uusi, muutettu painos osoitteessa: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-343-236-9</a

Hilmo - Sosiaali- ja terveydenhuollon hoitoilmoitus 2019 : Määrittely ja ohjeistus : Versio 1.0

Hilmo-opas 20191. Korjattu paino

Re-annotation of the CAZy genes of Trichoderma reesei and transcription in the presence of lignocellulosic substrates

BACKGROUND: Trichoderma reesei is a soft rot Ascomycota fungus utilised for industrial production of secreted enzymes, especially lignocellulose degrading enzymes. About 30 carbohydrate active enzymes (CAZymes) of T. reesei have been biochemically characterised. Genome sequencing has revealed a large number of novel candidates for CAZymes, thus increasing the potential for identification of enzymes with novel activities and properties. Plenty of data exists on the carbon source dependent regulation of the characterised hydrolytic genes. However, information on the expression of the novel CAZyme genes, especially on complex biomass material, is very limited. RESULTS: In this study, the CAZyme gene content of the T. reesei genome was updated and the annotations of the genes refined using both computational and manual approaches. Phylogenetic analysis was done to assist the annotation and to identify functionally diversified CAZymes. The analyses identified 201 glycoside hydrolase genes, 22 carbohydrate esterase genes and five polysaccharide lyase genes. Updated or novel functional predictions were assigned to 44 genes, and the phylogenetic analysis indicated further functional diversification within enzyme families or groups of enzymes. GH3 β-glucosidases, GH27 α-galactosidases and GH18 chitinases were especially functionally diverse. The expression of the lignocellulose degrading enzyme system of T. reesei was studied by cultivating the fungus in the presence of different inducing substrates and by subjecting the cultures to transcriptional profiling. The substrates included both defined and complex lignocellulose related materials, such as pretreated bagasse, wheat straw, spruce, xylan, Avicel cellulose and sophorose. The analysis revealed co-regulated groups of CAZyme genes, such as genes induced in all the conditions studied and also genes induced preferentially by a certain set of substrates. CONCLUSIONS: In this study, the CAZyme content of the T. reesei genome was updated, the discrepancies between the different genome versions and published literature were removed and the annotation of many of the genes was refined. Expression analysis of the genes gave information on the enzyme activities potentially induced by the presence of the different substrates. Comparison of the expression profiles of the CAZyme genes under the different conditions identified co-regulated groups of genes, suggesting common regulatory mechanisms for the gene groups