The biological functions of mouse twinfilin isoforms

The actin cytoskeleton is essential for many cellular processes, including motility, morphogenesis, endocytosis and signal transduction. Actin can exist in monomeric (G-actin) or filamentous (F-actin) form. Actin filaments are considered to be the functional form of actin, generating the protrusive forces characteristic for the actin cytoskeleton. The structure and dynamics of the actin filament and monomer pools are regulated by a large number of actin-binding proteins in eukaryotic cells. Twinfilin is an evolutionarily conserved small actin monomer binding protein. Twinfilin is composed of two ADF/cofilin-like domains, separated by a short linker and followed by a C-terminal tail. Twinfilin forms a stable, high affinity complex with ADP-G-actin, inhibits the nucleotide exchange on actin monomers, and prevents their assembly into filament ends. Twinfilin was originally identified from yeast and has since then been found from all organisms studied except plants. Not much was known about the role of twinfilin in the actin dynamics in mammalian cells before this study. We set out to unravel the mysteries still covering twinfilins functions using biochemistry, cell biology, and genetics. We identified and characterized two mouse isoforms for the previously identified mouse twinfilin-1. The new isoforms, twinfilin-2a and -2b, are generated from the same gene through alternative promoter usage. The three isoforms have distinctive expression patterns, but are similar biochemically. Twinfilin-1 is the major isoform during development and is expressed in high levels in almost all tissues examined. Twinfilin-2a is also expressed almost ubiquitously, but at lower levels. Twinfilin-2b turned out to be a muscle-specific isoform, with very high expression in heart and skeletal muscle. It seems all mouse tissues express at least two twinfilin isoforms, indicating that twinfilins are important regulators of actin dynamics in all cell and tissue types. A knockout mouse line was generated for twinfilin-2a. The mice homozygous for this knockout were viable and developed normally, indicating that twinfilin-2a is dispensable for mouse development. However, it is important to note that twinfilin-2a shows similar expression pattern to twinfilin-1, suggesting that these proteins play redundant roles in mice. All mouse isoforms were shown to be able to sequester actin filaments and have higher affinity for ADP-G-actin than ATP-G-actin. They are also able to directly interact with heterodimeric capping protein and PI(4,5)P2 similar to yeast twinfilin. In this study we also uncovered a novel function for mouse twinfilins; capping actin filament barbed ends. All mouse twinfilin isoforms were shown to possess this function, while yeast and Drosophila twinfilin were not able to cap filament barbed ends. Twinfilins localize to the cytoplasm but also to actin-rich regions in mammalian cells. The subcellular localizations of the isoforms are regulated differently, indicating that even though twinfilins biochemical functions in vitro are very similar, in vivo they can play different roles through different regulatory pathways. Together, this study show that twinfilins regulate actin filament assembly both by sequestering actin monomers and by capping filament barbed ends, and that mammals have three biochemically similar twinfilin isoforms with partially overlapping expression patterns.Aktiinitukiranka on oleellisen tärkeä useissa solun toiminnoissa, kuten liikkuminen, signaalien välittäminen, endosytoosi ja jakautuminen. Aktiini esiintyy soluissa monomeeri- tai säiemuodossa. Aktiinin toiminnallinen muoto soluissa on säiemäinen. Aktiinisäikeiden rakentumista ja purkamista säätelee suuri joukko solunsisäisiä proteiineja. Twinfiliini on keskeinen proteiini tässä säätelyssä. Twinfiliini paina noin 40 kDa ja koostuu kahdesta ADF-H (homologinen actin depolymerizing factor:lle) domeenista. Twinfiliini muodostaa kompleksin aktiini-monomeerin kanssa, estää nukleotidin vaihtumisen aktiini-monomeerissa ja estää aktiinisäikeiden muodostumisen. Twinfiliini tunnistettiin ensin hiivassa ja on sen jälkeen löydetty kaikista tutkituista eliölajeista, paitsi kasveista. Nisäkkään twinfiliinistä ei tiedetty juuri mitään ennen tämän tutkimuksen aloittamista. Käyttäen solubiologisia, biokemiallisia ja perinnöllisyystieteellisiä menetelmiä olemme pyrkineet selvittämään hiiren twinfiliinin roolia aktiinitukirangan säätelyssä. Tunnistimme ja karakterisoimme kaksi uutta muotoa aiemmin tunnistetulle hiiren twinfiliinille, twinfiliini-1:lle. Uudet muodot, twinfiliini-2a ja -2b, jakavat twinfiliini-1:n biokemialliset ominaisuudet, mutta ilmentyvät eri kudoksissa. Kaikki twinfiliini-muodot sitoutuvat ADP-aktiini-monomeereihin ja aktiinifilamenttien päihin sekä capping proteiiniin. Soluissa twinfiliinit paikallistuvat solulimaan ja aktiini-rikkaisiin alueisiin. Twinfiliinien solunsisäistä sijaintia säädellään eri tavoin, mikä mahdollistaa eri muotojen erilaisen roolin solun toiminnoissa. Twinfiliini-1 on keskeinen muoto yksilönkehityksen aikana ja twinfiliini-2b esiintyy vain lihaskudoksissa. Kaikissa hiiren kudoksissa ilmentyy ainakin kaksi twinfiliinin muotoa, osoittaen, että twinfiliinin täytyy olla tärkeä osatekijä aktiinin säätelyssä. Tutkimuksen aikana loimme poistogeenisen hiirilinjan twinfiliini-2a:n suhteen. Poistogeeniset hiiret olivat elinkelpoisia ja kehittyivät normaalisti. Voi olla, että muut twinfiliini-muodot pystyvät korvaamaan twinfiliini-2a:n toiminnan soluissa

Twinfilin-2a Is Dispensable for Mouse Development

Peer reviewe

Effects of nitrogen fertilization on the ground vegetation cover and soil chemical properties in Scots pine and Norway spruce stands

The aim of this study was to investigate the short-term effects of nitrogen (N) fertilization intensity on the ground vegetation cover and soil chemical properties in two Scots pine (Pinus sylvestris L.) and two Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) dominated stands on upland forest sites in Eastern Finland. The fertilizer was applied using a helicopter in the spruce stands and a forwarder in the pine stands. The distribution and the amount of fertilizer was measured with funnel traps. Cover of each species of ground vegetation was estimated before fertilization and 3–4 years after it in pine and 2–3 years after it in spruce stands. Further, the cover observations were aggregated by plant types. Based on measurements, we analyzed the effects of the funnel-trap-observed amount of N fertilizer on the cover and plant type composition of ground vegetation and soil N and C concentration. In addition, we analyzed the impacts of competition caused by trees on the ground vegetation cover based on competition indices. N fertilization increased the cover of herbaceous plants and decreased the cover of mosses and dwarf shrubs, and the total cover of ground vegetation. Further, it increased the N concentration of the mor humus layer. The magnitude of the changes increased with the intensity of the N fertilization. The competition caused by trees did not affect the cover of ground vegetation

MyosinVIIa Interacts with Twinfilin-2 at the Tips of Mechanosensory Stereocilia in the Inner Ear

In vertebrates hearing is dependent upon the microvilli-like mechanosensory stereocilia and their length gradation. The staircase-like organization of the stereocilia bundle is dynamically maintained by variable actin turnover rates. Two unconventional myosins were previously implicated in stereocilia length regulation but the mechanisms of their action remain unknown. MyosinXVa is expressed in stereocilia tips at levels proportional to stereocilia length and its absence produces staircase-like bundles of very short stereocilia. MyosinVIIa localizes to the tips of the shorter stereocilia within bundles, and when absent, the stereocilia are abnormally long. We show here that myosinVIIa interacts with twinfilin-2, an actin binding protein, which inhibits actin polymerization at the barbed end of the filament, and that twinfilin localization in stereocilia overlaps with myosinVIIa. Exogenous expression of myosinVIIa in fibroblasts results in a reduced number of filopodia and promotes accumulation of twinfilin-2 at the filopodia tips. We hypothesize that the newly described interaction between myosinVIIa and twinfilin-2 is responsible for the establishment and maintenance of slower rates of actin turnover in shorter stereocilia, and that interplay between complexes of myosinVIIa/twinfilin-2 and myosinXVa/whirlin is responsible for stereocilia length gradation within the bundle staircase

Identification of a common risk haplotype for canine idiopathic epilepsy in the ADAM23 gene

Background: Idiopathic epilepsy is a common neurological disease in human and domestic dogs but relatively few risk genes have been identified to date. The seizure characteristics, including focal and generalised seizures, are similar between the two species, with gene discovery facilitated by the reduced genetic heterogeneity of purebred dogs. We have recently identified a risk locus for idiopathic epilepsy in the Belgian Shepherd breed on a 4.4 megabase region on CFA37. Results: We have expanded a previous study replicating the association with a combined analysis of 157 cases and 179 controls in three additional breeds: Schipperke, Finnish Spitz and Beagle (p(c) = 2.9e-07, p(GWAS) = 1.74E-02). A targeted resequencing of the 4.4 megabase region in twelve Belgian Shepherd cases and twelve controls with opposite haplotypes identified 37 case-specific variants within the ADAM23 gene. Twenty-seven variants were validated in 285 cases and 355 controls from four breeds, resulting in a strong replication of the ADAM23 locus (p(raw) = 2.76e-15) and the identification of a common 28 kb-risk haplotype in all four breeds. Risk haplotype was present in frequencies of 0.49-0.7 in the breeds, suggesting that ADAM23 is a low penetrance risk gene for canine epilepsy. Conclusions: These results implicate ADAM23 in common canine idiopathic epilepsy, although the causative variant remains yet to be identified. ADAM23 plays a role in synaptic transmission and interacts with known epilepsy genes, LGI1 and LGI2, and should be considered as a candidate gene for human epilepsies.Peer reviewe

Identification of Genomic Regions Associated with Phenotypic Variation between Dog Breeds using Selection Mapping

Peer reviewe

Alkoholinkäyttö amk-opintojen aikana - uhka vai mahdollisuus?

Alkoholi on yksi eniten käytetyimmistä päihteistä, ja sillä on sekä keskushermostollisia että huumaavia vaikutuksia. Alkoholi voi paljon käytettynä aiheuttaa sekä psyykkistä et-tä fyysistä riippuvuutta. Alkoholin käyttö yhdistetään usein sosiaalisiin tilanteisiin. Al-koholin käyttö on osa juhlaperinnettä, ja sen vaikutuksen alaisena ihmisten on hel-pompi luoda uusia suhteita. Tästä syystä humalahakuinen juominen on melko yleistä. Työn aiheena on ammattikorkeakouluopiskelijoiden alkoholin käyttö. Tavoitteena oli saada selville, kuinka paljon opiskelijat käyttävät alkoholia, millä tavalla alkoholin käyttö vaikuttaa opintoihin ja mitkä ovat syyt alkoholin käyttöön. Kohderyhmä ovat Karelia-ammattikorkeakoulun Tikkarinteen toimipisteen syksyllä 2013 aloittaneet hoitotyön kou-lutusohjelman opiskelijat. Työn tarkoituksena on ammattikorkeakouluopiskelijoiden ter-veyden edistäminen. Työ on määrällinen tutkimus, jossa käytimme kyselymenetelmää. Kysely toteutettiin paperiversiona. Tuloksista nousi esille se, että vaikka kohderyhmän opiskelijat käyttävät alkoholia mel-ko harvoin, kertakäytön annosmäärät ovat suhteellisen suuret. Tutkimuksesta käykin ilmi, että sosiaaliset suhteet ja niiden ylläpitäminen ovat suurimmat syyt kohderyhmän opiskelijoiden alkoholinkäyttöön. Noin puolet vastaajista kertoi käyttävänsä alkoholia humalahakuisesti. Opiskelijat olivat kuitenkin sitä mieltä, että opintojen aloittamisen jäl-keen alkoholinkäyttö on pysynyt ennallaan. Vastaajista suurin osa oli myös sitä mieltä, että alkoholinkäyttö on vaikuttanut opintoihin positiivisesti, varsinkin uusien sosiaalis-ten suhteiden luomisessa. Vastaajat eivät myöskään kokeneet tarpeelliseksi päihteet-tömien tapahtumien järjestämistä.Alcohol is one of the most used intoxicants and it induces effects on the central nerv-ous system and also has and intoxicating impact. A large-scale alcohol consumption may cause both physical and psysical addiction. Alcohol is often related to social situa-tions. It is a part of festival tradition and under the influence of alcohol it is easier for people to make social contacts. For this reason binge drinking is fairly common. The topic of this study is alcohol consumption of UAS-students. The goal is to research how much students use alcohol, how the alcohol consumption effects their studies, and what are the main reasons to use alcohol. The target group of this study is nursing students of Karelia University of Applied Sciences. The purpose is to contribute to the students´ health. This study is quantitative research and the method used was a sur-vey, which was carried out using questionnaires. The results indicated that even though the students of the target group used alcohol quite rarely, the portions per single use were relatively large. The study suggests that social relationships and their maintaining are the main reasons for drinking. Approxi-mately half of the respondents described their use of alcohol as binge drinking. How-ever, the students were of the opinion that after starting their studies the alcohol con-sumption has stayed unchanged. Most of the respondents thought that the use of al-cohol had a positive effect on their studies and especially on creating new social rela-tionships. The respondents did not consider necessary to have non-alcoholic events

Peruskoulun opettajien kokemuksia ActionTrackin opetuskäytöstä.

Tässä tutkimuksessa selvitettiin peruskoulun opettajien kokemuksia ActionTrack-mobiilisovelluksen opetuskäytöstä. Yhtenä tutkimusongelmana oli selvittää, miten opettajat ovat hyödyntäneet ActionTrackia opetuksessaan. ActionTrackin opetuskäyttöön liittyviä tekijöitä tarkasteltiin viiden eri osion kautta. Nämä osiot olivat käytön useus, opetusryhmät, ympäristöt ja alueet, oppitunnit ja aiheet sekä tekniikka ja ratojen laatiminen. Lisäksi selvitettiin ActionTrackin opetuskäytössä havaittuja haasteita ja mahdollisuuksia. Opettajien avoimista vastauksista nousseiden teemojen lisäksi haasteisiin ja mahdollisuuksiin luettiin monivalintakysymyksillä kartoitetut työrauha- ja turvallisuusasiat sekä ActionTrackin mahdollisuudet erilaisissa opetuksellisissa ja kasvatuksellisissa tarkoituksissa. Tutkimusaineisto kerättiin sähköisellä kyselylomakkeella, joka koostui sekä monivalintakysymyksistä että avoimista kysymyksistä. Lomake lähetettiin yhteyshenkilöiden kautta ActionTrackia opetuksessaan käyttäville peruskoulun opettajille. Vastauksia saatiin yhteensä 19. Saadusta aineistosta laadittiin tulosten esittämisen kannalta oleelliset kuviot ja taulukot. Avoimet vastaukset teemoiteltiin ja kvantifioitiin. Tulosten perusteella ActionTrackin mahdollisuudet opetuskäytössä arvioitiin varsin positiivisesti. Haasteiksi koettiin tekniikan toimivuuteen ja ratojen laatimisen työläyteen liittyvät asiat. ActionTrackin erityisinä etuina mainittiin sen innostavuus ja motivoivuus, liikkeen ja monipuolisuuden lisääminen koulupäivään sekä yhteistyötaitojen kehittyminen. ActionTrackia oli hyödynnetty eniten vanhempien peruskoulun oppilaiden opetuksessa ja aktiviteetteja oli suoritettu yleisimmin kahden tai kolmen oppilaan ryhmissä. ActionTrackin opetuskäyttö tapahtui yleisimmin ulkona koulun lähiympäristössä. Sovellusta oli käytetty erityisesti liikunnan ja luonnontieteellisten oppiaineiden opetuksessa. Opetussuunnitelmauudistuksen myötä koulumaailmassa korostuvat pian entistä enemmän vaihtelevat oppimisympäristöt sekä tieto- ja viestintätekniikan käyttö. Samaan aikaan pyritään koulupäivien liikunnallistamiseen. Tutkimuksen perusteella ActionTrackilla on potentiaalia kaikkien näiden edellä mainittujen näkökohtien huomioimiseen ja yhdistämiseen opetuksessa. Mobiilioppiminen vaikuttaisi olevan toimiva ja ajankohtainen menetelmä monien uuden opetussuunnitelman linjausten toteuttamiseen peruskoulussa.Siirretty Doriast