Regulation of xylose metabolism in recombinant Saccharomyces cerevisiae

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Considerable interest in the bioconversion of lignocellulosic biomass into ethanol has led to metabolic engineering of <it>Saccharomyces cerevisiae </it>for fermentation of xylose. In the present study, the transcriptome and proteome of recombinant, xylose-utilising <it>S. cerevisiae </it>grown in aerobic batch cultures on xylose were compared with those of glucose-grown cells both in glucose repressed and derepressed states. The aim was to study at the genome-wide level how signalling and carbon catabolite repression differ in cells grown on either glucose or xylose. The more detailed knowledge whether xylose is sensed as a fermentable carbon source, capable of catabolite repression like glucose, or is rather recognised as a non-fermentable carbon source is important for further engineering this yeast for more efficient anaerobic fermentation of xylose.</p> <p>Results</p> <p>Genes encoding respiratory proteins, proteins of the tricarboxylic acid and glyoxylate cycles, and gluconeogenesis were only partially repressed by xylose, similar to the genes encoding their transcriptional regulators <it>HAP4</it>, <it>CAT8 </it>and <it>SIP1-2 </it>and <it>4</it>. Several genes that are repressed via the Snf1p/Mig1p-pathway during growth on glucose had higher expression in the cells grown on xylose than in the glucose repressed cells but lower than in the glucose derepressed cells. The observed expression profiles of the transcription repressor <it>RGT1 </it>and its target genes <it>HXT2-3</it>, encoding hexose transporters suggested that extracellular xylose was sensed by the glucose sensors Rgt2p and Snf3p. Proteome analyses revealed distinct patterns in phosphorylation of hexokinase 2, glucokinase and enolase isoenzymes in the xylose- and glucose-grown cells.</p> <p>Conclusion</p> <p>The results indicate that the metabolism of yeast growing on xylose corresponds neither to that of fully glucose repressed cells nor that of derepressed cells. This may be one of the major reasons for the suboptimal fermentation of xylose by recombinant <it>S. cerevisiae </it>strains. Phosphorylation of different isoforms of glycolytic enzymes suggests that regulation of glycolysis also occurred at a post-translational level, supporting prior findings.</p

Neurofilament light level correlates with brain atrophy, and cognitive and motor performance

Peer reviewe

Synergistic associations of cognitive and motor impairments with functional outcome in covert cerebral small vessel disease

Background Cognitive and motor impairments are the key clinical manifestations of cerebral small vessel disease (SVD), but their combined effects on functional outcome have not been elucidated. This study investigated the interactions and mediating effects of cognitive and motor functions on instrumental activities of daily living (IADL) and quality of life in older individuals with various degrees of white matter hyperintensities (WMH). Methods Participants of the Helsinki Small Vessel Disease Study (n = 152) were assessed according to an extensive clinical, physical, neuropsychological and MRI protocol. Volumes of WMH and gray matter (GM) were obtained with automated segmentation. Results Cognitive (global cognition, executive functions, processing speed, memory) and motor functions (gait speed, single-leg stance, timed up-and-go) had strong interrelations with each other, and they were significantly associated with IADL, quality of life as well as WMH and GM volumes. A consistent pattern on significant interactions between cognitive and motor functions was found on informant-evaluated IADL, but not on self-evaluated quality of life. The association of WMH volume with IADL was mediated by global cognition, whereas the association of GM volume with IADL was mediated by global cognition and timed up-and-go performance. Conclusion The results highlight the complex interplay and synergism between motor and cognitive abilities on functional outcome in SVD. The combined effect of motor and cognitive disturbances on IADL is likely to be greater than their individual effects. Patients with both impairments are at disproportionate risk for poor outcome. WMH and brain atrophy contribute to disability through cognitive and motor impairment.Peer reviewe

Turvepeltolohkojen määrittely ja tunnistaminen : Maatalousmaiden turvetieto (MaaTu) -hankkeen raportti

Viljellyt turvemaat ovat kasvihuonekaasujen lähde ja tärkeässä roolissa maataloussektorin kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä. Päästöjä vähentävien toimenpiteiden kohdentamiseksi turvemaat olisi pystyttävä tunnistamaan peltolohkokohtaisesti. Tämän raportin tavoitteena on selvittää kriteerejä turvepeltolohkon tunnistamiseen ja määrittelyyn Suomessa siten, että määritelmä on yhtenevä hallitusten välisen ilmastopaneelin (IPCC) käyttämän määritelmän kanssa. Raportti koostuu kirjallisuuskatsauksesta turvemaan määritelmiin kansainvälisesti ja Suomessa, sekä analyyseistä turpeen esiintymisestä ja ominaisuuksista Suomen maatalousmailla ja peltolohkoilla. Raportti tuotettiin osana Maatalouden turvetieto (MaaTu) -hanketta (2021–2023), jossa tuotetaan tarkennettu koko maan kattava paikkatietoaineisto turvemaiden esiintymisestä ja paksuudesta. Tuotettava paikkatietoaineisto kuvataan ja julkaistaan hankkeen muissa julkaisuissa. Kirjallisuuskatsauksen perusteella turvemaiden määritelmät ja käytetty terminologia vaihtelevat eri maiden ja luokittelujärjestelmien välillä. Suomalaisissa luokittelujärjestelmissä turvemaat on määritelty eloperäinen maalaji -luokkaan, joka sisältää myös muita maalajeja, kuten lieju- ja multamaat. Kansainvälisesti käytetty World Reference Base for Soil Resources (WRB) -luokittelujärjestelmä tarjoaa kansainvälisesti käytettävän yhtenevän Histosol-määritelmän, jonka alle turvemaat voidaan luokitella. Myös IPCC noudattaa tätä määritelmää. Histosol-määritelmä poikkeaa jonkin verran Suomessa yleisimmin käytetystä määritelmästä turvemaalle. Histosol-määritelmässä orgaanisen kerroksen vähimmäispaksuus on 0,4 m kun suomalaisissa määritelmissä turvemaan vähimmäispaksuudeksi on useimmiten katsottu 0,3 m. Vastaavasti Histosol-määritelmässä orgaanisen materiaaliksi luokitellaan orgaanista hiilen määrillä ≥20 %, kun Suomalaisissa määritelmissä turpeeksi luokitellaan orgaanisen aineen määrillä ≥ 40 %, joka vastaa 23,2 % orgaanista hiiltä (muuntokerroin 1.724). Korvaamalla Histosol-määritelmän raja-arvot suomalaisilla raja-arvoilla päästään kuitenkin hyvin lähelle IPCC:n noudattamaa määritelmää orgaanisille maille (Histosol) ja vältytään rinnakkaisten ja ristiriistaisten luokittelujärjestelmien syntyminen Suomessa. Turvepeltolohkomääritelmä edellyttää myös turpeen vähimmäisalan kriteeriä peltolohkolla, sillä analyysit osoittivat, että turvekerroksen paksuus vaihtelee peltolohkoilla ja turvetta esiintyy usein vain osalla lohkoa. Suomalaisen luokittelujärjestelmän lieju ja multamaa eivät kuulu Histosol-luokkaan vähäisemmän orgaanisen hiilen määrän vuoksi ja ne voidaan luokitella Umbric tai Histic Gleysol -luokkiin. Analyysit osoittivat myös, että turvemaiden tunnistamisessa olisi huomioitava pintamaan lisäksi syvemmät maakerrokset. Peltojen muokkauskerroksessa orgaanisen hiilen määrä havaittiin olevan keskimäärin 28–37 % alhaisempi ja turpeen maatuneisuus korkeampaa kuin syvemmissä kerroksissa. Tämä saattaa johtaa virheelliseen maalajiluokitteluun, jos luokittelu tehdään pelkästään pintamaan ominaisuuksien määrittelyn perusteella. WRB-järjestelmän Histosol-määritelmässä orgaanisen kerroksen ei tarvitse alkaa heti maanpinnasta, mikä sulkee pois vastaavan luokitteluvirheen. Maatalousmaiden turvekerros ohentuu viljelykäytössä. Ennen pitkää turvekerros kuluu loppuun ja turveaineistoja täytyy päivittää. Valtakunnallisesti turvepeltojen turvekerroksen keskimääräiseksi paksuudeksi arviotiin 120 cm (vaihtelu maakunnittain 96–163 cm) ja turvekerroksen havaittiin ohenevan keskimäärin 1,2 cm vuodessa (keskihajonta 0,6 cm/v). Turpeen esiintyminen peltomailla on näin ollen hyvin vaihteleva ilmiö ja turvepelto on ehtyvä luonnonvara

Monitoring Fungal Communities With the Global Spore Sampling Project

Peer reviewe

Can School Children Support Ecological Research? Lessons from the Oak Bodyguard Citizen Science Project

Peer reviewe

Turvemaiden digitaalinen kartoitus ja turvepeltolohkojen tunnistaminen

Maatalouden turvemaiden ilmasto- ja vesistöpäästöjen vähentäminen edellyttää turvepeltolohkojen tunnistamista, mutta maaperätieto ei ole ollut riittävän tarkkaa tähän tarkoitukseen. Raportissa esitellyn työn tavoitteena oli tuottaa tarkennettua paikkatietoa turvemaiden esiintymisestä ja paksuudesta turvepeltolohkojen tunnistamiseksi. Uusi paikkatietoaineisto turvemaiden esiintymisestä ja paksuudesta luotiin hyödyntämällä koneoppimismallinnusta. Mallinnus tehtiin Random Forest -menetelmällä. Turpeen esiintymistä selittäviksi aineistoiksi valmisteltiin 117 kpl koko maan kattavia satelliitti- ja lentoalustoilta mitattuja kaukokartoitusaineistoja ja geologista paikkatietoaineistoa. Koneoppimismallin opettamista ja testausta varten koottiin 3,5 miljoonaa maaperähavaintoa, josta 70 % käytettiin mallin opetukseen ja 30 % mallin riippumattomaan testaukseen. Mallinnuksessa ennustettiin turvepaksuusluokkien ≥ 10 cm, ≥ 30 cm, ≥ 40 cm ja > 60 cm esiintymistä 50 m × 50 m rasteriresoluutiossa ja ennusteet tuotettiin maankäyttömuodosta riippumatta kaikille maa-alueille. Malliennusteiden tarkkuus oli korkea. Turvepaksuusluokat pystyttiin erottelemaan muista maalajeista ja turvepaksuusluokista 89–96 % tarkkuudella. Tarkkuudet olivat korkeimmillaan ohuissa turvepaksuusluokissa ja hieman heikompia paksuissa luokissa. Maatalousmailla vähintään 30 cm paksun turvemaan alaksi arvoitiin 273 000 ha, mikä on noin 11 % maatalousmaa-alasta. Tästä pinta-alasta 73 % turvekerros oli > 60 cm. Saamamme arvio maatalousmaiden turvemaiden (≥ 30 cm) pinta-alasta on 8 600 ha suurempi kuin mitä mittakaavaltaan 1:200 000 maaperäkartasta voidaan arvioida. Peltolohkokohtainen tarkastelu osoitti, että turve-ennusteet mahdollistavat turvealan ja -paksuuden arvioimisen yksittäisillä peltolohkoilla. Esimerkiksi turvepeltolohkot, joilla on vähintään 50 % alastaan ≥30 cm paksu turvekerros, tunnistettiin yli 90 % tarkkuudella. Uusi paikkatietoaineisto Turpeen paksuus 1.0/2023 tarkentaa aikaisempaa tietoa turvemaiden esiintymisestä ja paksuudesta koko maassa. Aineiston luokittelutarkkuus ja alueellinen erottelukyky ovat olemassa olevia maaperäkartta-aineistoja parempia ja sen avulla tunnistetaan aikaisemmin kartoittamattomia turvemaita. Yleistarkkuusmetriikat raportoidaan jokaiselle luokittelulle erikseen ja epävarmuuksien hajautuminen on esitetty Random Forest -puiden yksimielisyyden avulla rasterisolukohtaisesti. Uudet turve-ennusteet tuovat uusia mahdollisuuksia maaperään ja maankäyttöön liittyvien toimintojen suunnittelun, ohjaukseen ja vaikutusten arviointiin, sekä tutkimukseen

Herbivory on the pedunculate oak along an urbanization gradient in Europe : Effects of impervious surface, local tree cover, and insect feeding guild

Urbanization is an important driver of the diversity and abundance of tree-associated insect herbivores, but its consequences for insect herbivory are poorly understood. A likely source of variability among studies is the insufficient consideration of intra-urban variability in forest cover. With the help of citizen scientists, we investigated the independent and interactive effects of local canopy cover and percentage of impervious surface on insect herbivory in the pedunculate oak (Quercus robur L.) throughout most of its geographic range in Europe. We found that the damage caused by chewing insect herbivores as well as the incidence of leaf-mining and gall-inducing herbivores consistently decreased with increasing impervious surface around focal oaks. Herbivory by chewing herbivores increased with increasing forest cover, regardless of impervious surface. In contrast, an increase in local canopy cover buffered the negative effect of impervious surface on leaf miners and strengthened its effect on gall inducers. These results show that-just like in non-urban areas-plant-herbivore interactions in cities are structured by a complex set of interacting factors. This highlights that local habitat characteristics within cities have the potential to attenuate or modify the effect of impervious surfaces on biotic interactions.Peer reviewe

Search for top-down and bottom-up drivers of latitudinal trends in insect herbivory in oak trees in Europe

International audienceAim: The strength of species interactions is traditionally expected to increase toward the Equator. However, recent studies have reported opposite or inconsistent latitudinal trends in the bottom-up (plant quality) and top-down (natural enemies) forces driving herbivory. In addition, these forces have rarely been studied together thus limiting previous attempts to understand the effect of large-scale climatic gradients on herbivory. Location: Europe. Time period: 2018–2019. Major taxa studied: Quercus robur. Methods: We simultaneously tested for latitudinal variation in plant–herbivore–natural enemy interactions. We further investigated the underlying climatic factors associated with variation in herbivory, leaf chemistry and attack rates in Quercus robur across its complete latitudinal range in Europe. We quantified insect leaf damage and the incidence of specialist herbivores as well as leaf chemistry and bird attack rates on dummy caterpillars on 261 oak trees. Results: Climatic factors rather than latitude per se were the best predictors of the large-scale (geographical) variation in the incidence of gall-inducers and leaf-miners as well as in leaf nutritional content. However, leaf damage, plant chemical defences (leaf phenolics) and bird attack rates were not influenced by climatic factors or latitude. The incidence of leaf-miners increased with increasing concentrations of hydrolysable tannins, whereas the incidence of gall-inducers increased with increasing leaf soluble sugar concentration and decreased with increasing leaf C : N ratios and lignins. However, leaf traits and bird attack rates did not vary with leaf damage. Main conclusions: These findings help to refine our understanding of the bottom-up and top-down mechanisms driving geographical variation in plant–herbivore interactions, and indicate the need for further examination of the drivers of herbivory on trees