Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta

 

Uusimmat julkaisut

  • Camarena Gómez, María Teresa (Helsingin yliopisto, 2019)
    Ilmaston lämpeneminen vaikuttaa meriekosysteemeihin maailmanlaajuisesti. Kasvavat pintalämpötilat muuttavat kasviplanktonyhteisöjen koostumusta ja tietyissä ekosysteemeissä kevätkukintaa dominoivat piilevät saattavat menettää osin tai kokonaan valta-asemansa panssarisiimaleville. Nämä kaksi kasviplanktonryhmää eroavat toisistaan niiden vapauttaman liuenneen eloperäisen aineen laadun ja/tai määrän suhteen vaikuttaen näiden ekosysteemien bakteeriyhteisöjen lajistoon ja toimintaan ja edelleen mikrobisilmukan kautta kulkevan hiilen määrään. Tämän työn päätavoitteena oli arvioida kokeellisesti sekä kenttätutkimuksin piilevien ja panssarisiimalevien vaikutusta bakteeriyhteisön rakenteeseen ja dynamiikkaan Itämeren ja Chilen rannikon (Humboldtin merivirran alue) ekosysteemeissä, joissa nämä leväryhmät, joko yhdessä tai erikseen, dominoivat kevätkukinnan kasviplanktonlajistoa. Kasviplanktonyhteisön lajisto ja kukinnan vaihe vaikuttivat selvästi bakteeriyhteisön rakenteeseen ja dynamiikkaan molemmissa tutkituista ekosysteemeistä. Alphaproteobakteerit, pääosin SAR11-kladiin ja Rhodobacteraceae-heimoon kuuluvat bakteerit, oli hallitseva bakteeriluokka kaikissa tutkimuksissa. Oligotrofiset SAR11-kladiin kuuluvat bakteerit olivat runsaslukuisa ennen kevätkukintaa sekä assosioituivat panssarisiimaleviin, kun taas kopiotrofisten flavo-, gammaproteo- ja betaproteobakteerien sekä Rhodobacteraceae-heimoon kuuluvien bakteerien (Loktanella, Planktotalea, Planktomarina ja Amylibacter suvut) runsaudet olivat suorassa yhteydessä tiettyihin piilevälajeihin kuten Achnanthes taeniata, Chaetoceros, Skeletonema costatum ja Thalassiosira levanderi -lajeihin Itämerellä sekä Thalassiosira -lajeihin Chilen rannikolla. Itämerellä havaittiin lisäksi, että piilevien vapauttama liuennut eloperäinen aines kiihdytti tuottavampien bakteeriyhteisöjen muodostumista kevätkukinnan aikana, mikä näkyi kopiotrofisten bakteerien dominoimien bakteeriyhteisöjen korkeampana tuotantona verrattuna SAR11-valtaisiin yhteisöihin. Myös suolaisuus vaikutti tutkittujen ekosysteemien bakteeriyhteisöjen välisiin eroihin; Betaproteobacteria, Planctomycetes ja Actinobacteria olivat yleisempiä murtovetisessä Itämeressä kuin Chilen rannikolla. Tässä työssä saatujen tulosten perusteella voidaan sanoa, että muutokset piilevien ja panssarisiimalevien määräsuhteissa kevätkukinnan aikana vaikuttavat hyvin todennäköisesti bakteeriyhteisön rakenteeseen ja toimintaan. Tietyt piilevälajit edistävät kopiotrofisten bakteerien kasvua, mikä näkyy korkeana bakteerituotantona ja indikoi tehokasta eloperäisen aineksen hajotusta. Panssarisiimalevien yleistyminen ilmastonmuutoksen myötä mahdollisesti heikentää tätä pelagiaalista hajotustoimintaa vähentäen ylemmille tuotantotasoille siirtyvää hiilen määrää.
  • Misiewicz, Zuzanna (Helsingin yliopisto, 2019)
    Ahdistuneisuushäiriöt ovat joukko sairauksia, joihin liittyy jokapäiväistä elämää haittaava pitkittynyt tai voimakas pelko tai ahdistuneisuus. Ahdistuneisuushäiriöt ovat yleisimpiä mielenterveyden häiriöitä, ja niistä kärsii vuosittain 14% väestöstä. Olisikin tärkeää löytää uusia kliinisesti merkittäviä lääkkeitä yksilöllistettyjen hoitomenetelmien kehittämiseksi. Uusien lääkkeiden ja hoitomenetelmien kehitys vaatii kuitenkin syvällistä ymmärrystä ahdistuneisuuden biologisista mekanismeista sekä siitä, miten ympäristötekijät, kuten krooninen psykososiaalinen stressi, vaikuttavat ahdistuneisuushäiriön syntyyn. Suurimmat haasteet ahdistuneisuushäiriöiden ihmistutkimukselle ovat geneettinen heterogeenisyys, ympäristötekijöiden suuri vaihtelevuus ja aivokudosnäytteiden rajallinen saatavuus. Eläinkokeissa näitä tekijöitä voidaan kontrolloida, ja samalla keskittyä tiettyyn stressitekijään sekä kerätä aivokudosnäytteitä valittuna ajankohtana. Koska ahdistuneisuus on evolutiivisesti konservoitunut reaktio pelottavassa tilanteessa, sitä voidaan tutkia eläinmallien avulla. Tässä väitöskirjatyössä yhdistettiin sekä ihmis- että hiirigeneettisiä lähestymistapoja ahdistuneisuuden molekyylibiologisen taustan selvittämiseksi. Väitöskirjan ensimmäisessä osatyössä tutkittiin korkeanpaikankammon perinnöllistä taustaa geneettisessä isolaatissa kytkentäanalyysin avulla. Löysimme kolmelta genomin alueelta viitteellisen assosiaation ahdistuneisuushäiriöihin. Näistä 8q24.2-q24.3-alueella (LOD = 2.09) sijaitsee 49 geeniä, joista useat ovat psykiatristen sairauksien kandidaattigeenejä. Toisessa osatyössä tutkittiin ahdistuneisuushäiriöille tärkeän riskitekijän, kroonisen psykososiaalisen stressin, vaikutusta kolmen aivoalueen, etuaivokuoren, ventraalisen hippokampuksen ja stria terminaliksen bed-tumakkeen (BNST), geenien ilmentymiseen. Käytimme kahta sisäsiittoista hiirikantaa, jotka eroavat sisäsyntyisen ahdistuneisuuden suhteen: C57BL/6NCrl (B6) -kannalla on synnynnäisesti alhainen ahdistuneisuustaso, kun taas DBA/2NCrl (D2) -kanta on luontaisesti ahdistunut. RNA-sekvensointi osoitti, että oligodendrosyyttien toiminta ja erityisesti myelinisaatioon liittyvien geenien ilmentyminen muuttui kroonisen stressin seurauksena. Koska oligodendrosyytit muodostavat myeliinitupen hermosolujen aksonien ympärille, tutkimme transmissioelektronimikroskopian avulla myeliinin paksuutta stressin jälkeen. BNST:ssä, johon tämä väitöstyö keskittyi, oli stressille alttiilla B6-hiirillä paksumpi myeliini verrattuna kontrollihiiriin. Kolmannessa osatyössä keskityimme tutkimaan kroonisen psykososiaalisen stressin vaikutuksia BNST-aivoalueeseen käyttäen useita omiikka-menetelmiä. Yhdistämällä tulokset mikroRNA-sekvensoinnista, RNA-sekvensoinnista ja proteomiikka-analyysistä havaitsimme muutoksia mitokondrioiden toimintaa säätelevissä molekyyliverkostoissa. Koska ahdistuneisuushäiriöpotilailta on mahdotonta saada aivonäytteitä, tutkimme verisolujen geenien ilmentymistä paniikkihäiriöpotilailla ennen paniikkikohtausta, sen aikana, ja sen jälkeen. Tutkimme myös hiirten verisolujen geenien ilmentymistä kroonisen psykososiaalisen stressin jälkeen. Myös näissä kokeissa löysimme muutoksia mitokondrioiden toimintaan liittyvien geenien ilmentymisessä. Ahdistusherkillä D2-hiirillä ja paniikkihäiriöpotilailla geenien ilmentyminen oli hiljentynyt, kun taas vähemmän ahdistuneilla B6-hiirillä se oli lisääntynyt verrattuna kontrollihiiriin. Väitöskirjatyön tulokset osoittavat, että (1) eri sisäsiittoiset hiirikannat reagoivat krooniseen stressiin erilaisin selviytymisstrategioin, (2) geneettisellä taustalla on suuri merkitys stressialttiudelle ja -resilienttiydelle sekä käyttäytymisen että geeniekspression tasoilla, (3) myelinisaatioon vaikuttavien geenien ilmentyminen ja myeliinin paksuus muuttuvat kroonisen stressin seurauksena, ja (4) mitokondrioiden toimintaan vaikuttavien geenien ilmentyminen muuttuu paniikkihäiriössä ihmisillä ja kroonisen stressin seurauksena hiirillä. Nämä tulokset ovat merkittävästi lisänneet ymmärrystä kroonisen psykososiaalisen stressin ja ahdistuneisuuden molekyylitason vaikutuksista. Lisäksi ne tukevat eri lajeja hyödyntävien menetelmien sopivuutta ahdistuneisuushäiriöiden taustalla olevien biologisten mekanismien tutkimuksessa. Avainsanat: ahdistuneisuushäiriö, sosiaalisen lannistamisen hiirimalli, paniikkihäiriö, korkeanpaikankammo, kytkentäanalyysi, geenien ilmentyminen, proteomiikka, RNA-sekvensointi
  • Uusheimo, Sari (Helsingin yliopisto, 2019)
    TIIVISTELMÄ Teollisen typensidonnan myötä ympäristöömme päätyy suuret määrät ylimääräistä typpeä. Vesistöjen korkeaa typpikuormitusta maatalousvalaisilta valuma-alueilta sekä jätevedenpuhdistamoilta voidaan vähentää hyödyntämällä vesiympäristössä tapahtuvia luonnollisia typenpoistoprosesseja. Nämä mikrobiologiset prosessit, tärkeimpänä denitrifikaatio, poistavat reaktiivista typpeä palauttaen sitä takaisin ilmakehään pääosin harmittomana typpikaasuna N2. Kyseiset prosessit tapahtuvat hapettomissa sedimenttikerroksissa ja ne ovat lämpötilasta riippuvaisia. Kosteikoissa typenpoiston on todettu yleensä olevan tehokasta verrattuna muihin akvaattisiin ympäristöihin. Kylmässä ilmastossa näiden typenpoistoprosessien nopeuksien oletetaan olevan alhaisia, mutta niistä tiedetään hyvin vähän. Tässä tutkimuksessa typenpoiston nopeutta mitattiin eteläisessä Suomessa matalassa maatalouskosteikossa sekä kosteikossa, johon johdettiin puhdistettuja asumajätevesiä. Maatalouskosteikossa tehdyissä kenttäkokeissa tutkittiin ympäristötekijöiden vaikutusta typenpoistoon. Vuoden ympäri tehdyissä mittauksissa denitrifikaationopeutta säätelivät eniten sedimentin lämpötila, happiolosuhteet ja veden sameus. Vuorokauden ympäri tehdyissä kokeissa todettiin valon ja happiolosuhteiden vaikuttavan eniten denitrifikaatioon. Pelkästään päiväsaikaan tehdyt kenttämittaukset denitrifikaationopeuksista saattavat johtaa matalien kosteikkojen typenpoistopotentiaalin aliarviointiin. Puhdistamokosteikossa tutkittiin ravinneretention lisäksi typenpoiston osuutta mitatusta typenpidättymisestä. Typen pidättyminen kosteikossa oli tehokasta ja sen arvioitiin perustuvan suurimmaksi osaksi mikrobiologiseen typenpoistoon, pääosin denitrifikaatioon, mutta hieman myös anammoxiin. Lisäksi tutkittiin orgaanisen hiilen vaikutusta optisilla sensoreilla mitattuihin nitraattipitoisuuksiin. Kasvava orgaanisen hiilen määrä nosti sensoreilla mitattuja nitraattipitoisuuksia ja vaikutus suopitoisissa vesissä oli moninkertainen. Orgaanisen hiilen aiheuttama vaikutus maatalousojassa mitattuihin nitraattituloksiin korjattiin huomioimalla sensoritulosten laskennassa orgaanisen hiilen määrä. Tämä tutkimus tuo uutta tietoa rakennettujen kosteikkojen typenpoistoprosessien nopeuksista, rakennettujen kosteikkojen hyödyntämismahdollisuuksista kylmässä ilmastossa, sekä optisten jatkuvatoimisten nitraattisensorien käytöstä typpikuormituksen seurannassa.
  • Amiryousefi, Ali (Helsingin yliopisto, 2019)
    Viherhiukkaset ovat yhteyttämisestä vastaavia soluelimiä. Niiden geenejä on laajalti käytetty viime vuosikymmenien ajan erilaisten aitotumallisten, erityisesti kasvien, fylogeneettisissä tutkimuksissa. Viherhiukkasen genominen vaihtelu tarjoaa näkökulmaa kasvien evoluutioon ja edesauttaa fylogeneettisia tutkimuksia. Edistyneiden data-analyysimenetelmien kehitys on mahdollistanut viherhiukkasten perustanlaatuisen geneettisen tutkimuksen. Tuhansia soluelingenomeja on tutkittu ja yhä usempia soluelingenomeja tutkitaan parhaillaan. Tämän alan tutkimus edistyy nopeaa vauhtia kehittyvien tutkimusmenetelmien kehittyessä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli 1) Analysoida ja verrata kahden eri euasterid-lajin viherhiukkas-genomia: punakoiso (Solanum dulcamara) vs. sormituoksukki (Ambrosia trifida). 2) Kehittää analyyttisiä työkaluja hiukkastutkimuksen genetiikan bioinformatiiviseen tutkimukseen vertailemalla kelasköynnöksia ja tuoksukkeja, osoitimme että niiden genomeilla on samankaltainen rakenne. Tutkimuksen aikana kehitettiin useita uusia bioinformatiikan työkaluja hiukkasten genomisen vaihtelevuuden tutkimiseen.
  • Aho, Velma T. E. (Helsingin yliopisto, 2019)
    Parkinsonin tauti on maailman toiseksi yleisin hermostorappeumasairaus, ja vuosikymmenten tutkimustyöstä huolimatta taudin ei-perinnöllisen muodon syy on edelleen arvoitus. Toistaiseksi ei ole olemassa lääkitystä, joka hidastaisi taudin etenemistä, eikä hyviä keinoja taudin varhaiseen havaitsemiseen, vaikka ensimmäiset ei-motoriset oireet, esimerkiksi ummetus ja hajuaistin heikkeneminen, saattavat alkaa vuosia tai jopa vuosikymmeniä ennen taudille tunnusomaisia liikehäiriöitä. Ihmiskehon mikrobiasukkaat on viime aikoina yhdistetty moniin terveysongelmiin, neurologiset sairaudet mukaanlukien. Mikrobit voisivat tarjota uusia näkemyksiä Parkinsonin taudin syntyyn liittyen, etenkin kun niiden on jo pidempään arveltu vaikuttavan tautiprosessiin. Tyypillinen kysymys ihmisen mikrobistoa tutkittaessa on, minkä mikrobien määrät eroavat vertailtavien ryhmien, esimerkiksi potilaiden ja verrokkihenkilöiden välillä (englanniksi "differential abundance"). Näihin vertailuihin on olemassa monia eri työkaluja. Väitöskirjani tavoite oli selvittää Parkinsonin taudin ja ihmisen suun, nenän ja suoliston mikrobien mahdollisia yhteyksiä sekä tarkastella niiden määrien vertailuun käytettäviä työkaluja. Kaikki neljä julkaisuani perustuvat näytteisiin, jotka on kerätty samoilta koehenkilöiltä: 76 Parkinsonin tautia sairastavalta potilaalta sekä 76 verrokilta, joilla ei esiinny parkinsonismia. Julkaisuissa on käytetty samaa menetelmää, 16S rRNA-geenin amplikonisekvensointia, suu-, nenä- sekä ulostenäytteiden bakteerien määrittämiseen. Neljän julkaisun sekä ennen julkaisemattoman analyysin myötä vertailin ryhmien välillä poikkeavia bakteereja yhteensä kuudella eri työkalulla. Tulostemme perusteella Parkinsonin tautia sairastavien potilaiden ja verrokkien suoliston ja suun bakteeriyhteisöt poikkeavat toisistaan; ryhmien välillä oli tilastollisesti merkitsevä ero bakteeriyhteisöjen koostumuksessa sekä useiden bakteerien määrissä. Suolistobakteeriyhteisöjen väliset erot voitiin havaita myös seurantanäytteissä, jotka oli kerätty samoilta koehenkilöiltä kaksi vuotta ensimmäisen näytteenoton jälkeen. Lisäksi havaitsimme eroja suolistomikrobistossa, kun potilaat luokiteltiin sen mukaan, oliko heillä ärtyvän suolen oireyhtymää muistuttavia oireita vai ei. Nenän bakteerien osalta emme löytäneet eroja potilaiden ja verrokkien väliltä. Mitä tulee bakteerien määrien vertailuihin, suolistomikrobiston analyysit kuudella eri työkalulla korostivat eroja niiden antamien merkitsevästi eroavien bakteerien listoissa. Muutamat aiemmat julkaisut ovat vertailleet osaa näistä työkaluista, mutta olisi tarpeen tehdä laajempia menetelmävertailuja, jotta tutkijoiden olisi helpompi valita, mitä työkalua käyttää. Eroavaisuuksistaan huolimatta kaikki testaamani työkalut tukivat havaintoa, että Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla on suolistossaan vähemmän Prevotellaceae-heimon bakteereja kuin verrokeilla. Koska tämä eroavuus on ensimmäisen artikkelimme jälkeen havaittu myös muiden tutkimusryhmien julkaisuissa, se on nousemassa yhdeksi keskeisistä Parkinsonin tautiin liittyvistä mikrobiston muutoksista.
  • Kuony, Alison (Helsingin yliopisto, 2019)
    Silmän kostutusjärjestelmä tuottaa kyynelnestettä, joka muodostaa suojaavan kalvon silmän pintaan. Kyynelrauhanen tuottaa 80 prosenttia kyynelnesteen komponenteista. Näihin lukeutuvat kasvutekijät, jotka ovat välttämättömiä sarveiskalvon kehitykselle ja uusiutumiselle. Viallinen kyynelkalvo aiheuttaa kuivasilmäisyyttä, josta kärsii yhä suurempi osa väestöstä (yli 35 % ikääntyneistä). Äärimmillään kuivasilmäisyys johtaa näönmenetykseen, mutta parantavaa hoitoa ei ole kyetty kehittämään. Väitöskirjatyössäni tutkittiin kyynelrauhasen kehitystä ja toimintaa eri hiirimalleissa. Näihin lukeutuu hiirilinja, jossa ektodysplasiini-geenin (Eda) toiminta on estynyt ja eläimellä on kuivat silmät. Mutanttilinjan avulla selvitin Eda-signaalinvälitysreitin vaikutusta sarveiskalvon ja kyynelrauhasen välisessä vuorovaikutuksessa sarveiskalvon paranemisprosessin aikana. Tutkimukseni lisäsi tietämystä kyynelrauhasen biologiasta. Lisäksi se antoi uusia näkökulmia Eda-puutoksesta johtuvaan kuivasilmäisyyteen ja heikentyneeseen sarveiskalvon haavan paranemiseen.
  • Leppänen, Jaakko (Helsingin yliopisto, 2019)
    Väitöskirja käsittelee kaivosten jätevesien vaikutuksia järvien eläinplanktoniin (vesikirput; Cladocera). Väitöskirjan artikkeleissa tutkitaan rikastushiekan/jäteaineksen ja happaman kaivosvaluman vaikutuksia vesikirppuyhteisöön ajallisesti ja paikallisesti Pirkanmaalla. Lisäksi tutkitaan suolaantuneen kaivosveden vaikutuksia vesikirppu – ja piileväyhteisöihin Kainuussa. Tulokset osoittavat, että happamuus tai raskasmetallit eivät tutkituissa kohteissa todennäköisesti ole niitä tekijöitä, jotka ovat vaikuttaneet vesikirppuyhteisöihin eniten. Perustuen lajien ekologisiin preferensseihin, tärkeimmät haitta-aineet olivat rikastushiekka ja suolaantuminen. Väitöskirjan tulokset vahvistavat paleolimnologisten menetelmien soveltuvuuden modernissa saastumistutkimuksessa ja osoittavat että ei-myrkyllisten jätekomponenttien merkitys voi kaivosten vesistövaikutuksissa olla huomattava.
  • Viita, Tiina (Helsingin yliopisto, 2019)
    Tuma säätelee solun toimintaa ilmentämällä eri geenejä eri aikaan. Aktiinilla on tumassa tärkeä tehtävä geenien ilmentymisen säätelijänä. Aktiini tunnetaan paremmin tuman ulkopuolella, jossa se toimii osana solun tukirankaa ja vaikuttaa solun liikkumiseen. Aktiinin on todettu vaikuttavan geenien ilmentymiseen sekä suoraan (sitoutumalla RNA-polymeraasiin) että välillisesti (sitoutumalla erilaisiin transkriptiota sääteleviin proteiineihin). Vaikka aktiinin merkitys soluntukirangassa tunnetaan varsin hyvin, ja tutkimuksissa on löydetty kymmeniä aktiinin kanssa vuorovaikuttavia proteiineja, tuman aktiinin kanssa suorasti vuorovaikuttavia proteiineja tiedetään varsin vähän. Myös suorat todisteet tuman aktiinin molekulaarisista mekanismeista monien tuman tehtävien osalta puuttuvat. Tässä tutkimuksessa on kartoitettu uusia tuman aktiinin kanssa vuorovaikuttavia proteiineja massaspektrometriaan perustuvilla menetelmillä (AP-MS ja BioID). Tutkimuksemme osoittivat, että aktiini sitoutuu tuman komplekseihin monomeerina ja lisäksi se sitoutuu stabiilimmin kromatiininmuokkauskomplekseihin, mutta vain hetkellisesti transkriptioon ja DNA:n kahdentumiseen liittyviin proteiinikomplekseihin. Löysimme myös hATAC-proteiinikompleksin, jonka nyt osoitamme ensimmäistä kertaa sitoutuvan aktiiniin. HATAC tehtävänä on asetyloida histoneita ja tuloksemme osoittivat, että aktiini sitoutuu hATAC-kompleksin KAT14 alayksikköön ja säätelee KAT14:n histoniasetyylitransferaasi (HAT) aktiivisuutta in vitro ja in vivo. BioID:n avulla havaitsimme aktiinin vuorovaikuttavan dynaamisesti monien RNA:n silmukointiin liittyvien proteiinien kanssa. Tutkimuksemme osoittivat, että muutokset tuman aktiinin määrissä vaikuttavat SMN2 minigeenin vaihtoehtoiseen RNA:n silmukointiin. Täten osoitamme, ensimmäistä kertaa, että tuman aktiini on mukana RNA:n silmukoinnin säätelyssä. Uusien vuorovaikuttavien proteiininen löytäminen mahdollistaa perusteellisen molekulaaristen mekanismien tutkimisen tehtävissä, joihin tuman aktiini on aiemmin liitetty. Lisäksi väitöskirjatyössä on tutkittu, miten aktiini säätelee proteiineja, joilla on aktiini-monomeereja sitova RPEL domeeni. Parhaiten tunnettu, RPEL-domeenin sisältävä proteiini, on MRTF-A, joka on seerumi responsiivisen faktorin (SRF:n) koaktivaattori. Vasteena aktiinin polymerisaatiolle MRTF-A kulkeutuu solulimasta tumaan, jossa se yhdessä SRF:n kanssa aktivoi kohdegeenien transkriptiota. Toinen proteiiniperhe, joilla on RPEL-domeeni, on phosphatase and actin regulator (Phactr) proteiiniperhe. Näiden proteiinien on myös todettu sitoutuvat Protein Phosphatase 1 (PP1) proteiiniin. Tutkiessamme Phactr4 proteiinin RPEL-domeenin merkitystä ja havaitsimme, että Phactr4 aktivoi PP1 proteiinia aktiinivälitteisesti. Aktivoitunut PP1 proteiini säätelee paikallisesti aktiini-säkeiden ja aktiini-monomeerien tasapainoa soluissa, aktivoimalla säikeistä aktiinia pilkkovan kofiliinin. Täten todistimme, että aktiini itse pystyy säätelemään solun aktiini-säkeiden ja aktiini-monomeerien tasoja Phactr4:n RPEL-domeenin kautta. Lisäksi osoitimme, että aktiini ei yksinään säätele MRTF-A:n tumakuljetusta, sillä RNA helikaasi, DDX19, pystyy säätelemään MRTF-A:n tumakuljetusta aktiinin polymerisaatiosta riippumatta. Yhteenvetona voidaan todeta, että tutkimukseni on selkiyttänyt aktiini roolia tumassa kartoittamalla uusia, aktiinin kanssa vuorovaikuttavia proteiineja tuman sisällä. Tämän lisäksi olen työssäni löytänyt uusia säätelymekanismeja proteiineille, jotka sisältävät aktiini-monomeereja sitovan RPEL-domeenin.
  • Yadav, Leena (Hansaprint Oy, 2019)
    Lähes kaikkia eukaryoottisia prosesseja säätelee proteiinikinaasien ja fosfataasien katalysoimien solusignalointiproteiinien syklinen fosforylaatio-defosforylaatio. Tähän saakka kinaasit hallitsivat tieteellistä tutkimusta, mutta vain viime vuosina proteiinifosfataasit ovat kehittyneet keskeisinä säätäjinä fosforylaation ohjaamien signalointitapahtumien tasojen ja amplitudin määrittämiseksi. Näiden entsyymien molekyyli- ja biologinen tietoisuus on kuitenkin edelleen huono. Opinnäytetyön tavoitteena on kerätä tietoa näistä tärkeistä fosfataasibiologian näkökohdista. Suuritehoisen systemaattisen affiniteettipuhdistuksemme, joka on yhdistetty massaspektrometriaan (AP-MS), avulla tarjoamme ensimmäisen katseemme soluvalkuaisproteiinien vuorovaikutuksiin ja ihmisen proteiinifosfataasien toiminnallisiin verkkoihin kolmesta laajasta perheestä: fosfoproteiinifosfataasi, metallipohjainen fosfataasi ja proteiinityrosiinifosfataasi. Seuraavaksi saimme kattavan kuvan niiden entsymaattisesta rakenteen ja aktiivisuuden suhteesta käyttämällä inhibiittoria Okadaic-happoa, paljastamalla katalyyttisen häiriön vaikutuksen fosfataasi-vuorovaikutuksen profiiliin ja niiden eri kompleksikomponenttien fosforylaatiotilaan. Tästä lähtien laajensimme opinnäytetyötä tutkimalla ainutlaatuisen fosfaatti-kinaasivuorovaikutuksen toiminnallista merkitystä tietyn signaloinnin yhteydessä. Defosforylaatio- ja lusiferaasimäärityksistä totesimme PTPRA-fosfataasin roolin RET-kinaasiaktiivisuuden negatiivisessa säätelyssä ja sen alaspäin virtaavassa Ras-MAPK-reitissä, mikä osoittaa RET: n uutena PTPRA-substraattina. Mukaan lukien RET-syöpämutantit - MEN2A ja MEN2B, valaisimme lisäksi PTPRA: n tuumorisuppressorifunktioita ihmisen syövissä. Yhteenvetona tämä väitöskirja tarjoaa paitsi ihmisen proteiinifosfataasikompleksien globaalin maiseman ja niiden toiminnot, myös tarjoaa luotettavan resurssin futuristisille tutkimuksille.
  • Zimm, Roland (Helsingin yliopisto, 2019)
    Kilpikonnan selkää peittävää kilpeä on pidetty klassisena esimerkkinä evoluutiivisesta innovaatiosta. Kilpi on kilpikonnien lahkolle tyypillinen piirre ja yksi todennäköinen syy kilpikonnien evolutiiviselle menestykselle. Kilpikonnan kilpi koostuu luutuneista dermaalilevyistä jotka sijaitsevat lateraalisesti pidentyneiden kylkiluiden päällä. Kilven pintaa peittävät epidermaaliset kilpisuomut (carapacial scute) jotka muodostavat evolutiivisesti konservoituneen kuvion kilven pinnalle. Kilpisuomujen kuvion kehitysbiologista syntymekanismia ei juurikaan ole tutkittu aiemmin. Tässä väitöskirjassa esittelen matemaattisen mallin jonka avulla voidaan tarkastella kilpisuomujen muodostaman kuvion syntyä yksilönkehityksen aikana. Mallissa kaksi erillistä reaktio-diffuusiomekanismia yhdistettynä kasvuun saavat aikaan todenmukaisen kilpisuomukuvion. Työn kokeellisessa osassa manipuloimme kilpisuomujen kehitystä punakorvakilpikonnan (Trachemys scripta) alkioilla ja tulkitsimme syntyneitä ilmiasuja matemaattisen mallin avulla. Tulokset osoittavat että kehittyvän kilven reunoilla sijaitseva kilpiharjanne toimii signalointikeskuksena joka vaaditaan kilpisuomujen kehityksen käynnistymiselle. Malli ennustaa kuinka erilaiset kilpisuomukuviot voivat syntyä ja että luonnossa tavattavat ilmiasut ovat todennäköisesti seurausta ympäristön stressitekijöistä geneettisten muutosten sijaan. Tulosten perusteella näyttääkin siltä, että ympäristölähtöinen stressi voi olla aliarvostettu tekijä luonnossa esiintyvän ilmiasumuuntelun synnyssä. Laajempi ymmärrys kehitysbiologisista mekanismeista voi edelleen lisätä ymmärrystämme siitä miksi muuntelu on juuri havaitunlaista. Ymmärtääkseni ympäristötekijöiden vaikutusta yksilönkehitykseen laajemmin esittelen myös matemaattisen mallin joka yhdistää biomekaaniset ominaisuudet, geenisäätelyverkostojen dynamiikan sekä solujen toiminnan erilaisissa kudoksissa ja solutyypeissä. Tämä malli ei rajoitu pelkästään kilpikonnan kilpisuomukuvioiden mallintamiseen, vaan mahdollistaa yksilönkehityksen ja muuntelun tarkastelun laajemmin. Lopuksi tarkastelen tutkimukseni tuloksia aiempien kilpisuomujen synnystä ja muuntelusta esitettyjen hypoteesien valossa sekä vertaan kilpisuomujen kehitystä muiden ektodermaalisten elinten kehitykseen eri selkärankaislajeilla.
  • Parajuli, Anirudra (Helsingin yliopisto, 2019)
    Mikrobeilla on tärkeä merkitys elimistön puolustusjärjestelmän kehitykselle. Ihmisen suoliston ja ihon mikrobiston on osoitettu säätelevän puolustusjärjestelmän toimintaa. Elimistön mikrobiston monimuotoisuus todennäköisesti suojaa immuunivälitteisiltä sairauksilta. Riittävää kosketusta elinympäristön monimuotoiseen mikrobistoon pidetään tärkeänä. Nykykäsityksen mukaan immuunivälitteisten sairauksien kuten allergioiden ja astman lisääntyminen kaupungistuneissa yhteiskunnissa johtuu liian vähäisestä altistumisesta ympäristön mikrobeille. Tässä väitöstutkimuksessa tarkasteltiin elinympäristön – rakennetun ympäristön osuuden, kasvillisuustyypin sekä saastumisen – vaikutusta ympäristön mikrobistoon, ihmisen mikrobialtistukseen sekä elimistön mikrobiston rakenteeseen. Tutkimuksessa tarkasteltiin myös, voiko ihokosketus maa- ja kasvipohjaisiin materiaaleihin lisätä hyödyllistä mikrobialtistusta. Saastumisen vaikutusta ympäristön mikrobiston rakenteeseen tutkittiin kokeellisesti saastuttamalla neljä erilaista maa-ainestyyppiä polysyklisillä aromaattisilla hiilivedyillä (PAH). PAH-yhdisteet muuttivat maa-aineksen bakteerien yhteisörakennetta, lisäsivät puolustusjärjestelmän kannalta haitallisten bakteerien pääjaksojen runsautta ja vähensivät hyödyllisten pääjaksojen runsautta. Koska altistuminen ympäristön mikrobeille vaikuttaa ihmisen mikrobistoon ja puolustusjärjestelmän toimintaan, saasteet, kuten PAH-yhdisteet, vaikuttavat todennäköisesti ihmisen mikrobialtistukseen ja voivat muuttaa elimistön mikrobiston rakennetta. Kodin ympäristön maankäytön vaikutusta mikrobialtistukseen tutkittiin käyttämällä yhdenmukaisia kynnysmattoja maaseudulla ja kaupungissa sijaitsevissa kotitalouksissa Etelä-Suomessa ja analysoimalla kynnysmatolle kertyneen materiaalin bakteeriston koostumus. Tiiviisti rakennetuilla kaupunkialueilla kynnysmattoihin kertyi huomattavasti vähemmän materiaalia ja sen bakteeriston monimuotoisuus oli merkitsevästi pienempi kuin harvaan rakennetuilla maaseutualueilla. Tutkituissa kotitalouksissa asuvien ikääntyvien henkilöiden ulostenäytteiden perusteella selvitettiin maankäytön ja kotipihan kasvillisuuden vaikutusta suoliston mikrobistoon. Pihalla olevien pensaslajien ja ruohovartisten kasvilajien määrän havaittiin olevan yhteydessä useiden puolustusjärjestelmän kannalta hyödyllisten bakteeritaksonien runsauteen. Rakennetun ympäristön vaikutus suoliston mikrobistoon muistutti eroja, joita on havaittu aiemmissa tutkimuksissa urbaanien ihmispopulaatioiden ja metsästäjä-keräilijä populaatioiden välillä. Tämän perusteella puolustusjärjestelmän häiriöiden yleisyys länsimaisissa yhteiskunnissa voi olla yhteydessä rakennetun alueen suureen osuuteen. Väitöskirjassa selvitettiin myös, voiko kosketus luonnonmateriaaleihin muuttaa ihon bakteeriston rakennetta. Vapaaehtoiset kaupunkilaiset koskettelivat käsin maa- ja kasvipohjaisia materiaaleja, minkä seurauksena bakteerien monimuotoisuus ja biomassa sekä useiden bakteeritaksonien suhteellinen runsaus lisääntyivät merkitsevästi. Lisätutkimusta tarvitaan siitä, voidaanko ihon mikrobialtistusta lisäämällä ehkäistä tai jopa hoitaa puolustusjärjestelmän häiriöitä. Tutkimuksen perusteella tiiviisti rakennettu kaupunkiympäristö ja korkeat PAH-pitoisuudet voivat aiheuttaa haitallisia muutoksia elinympäristön mikrobistossa, vähentää ihmisen mikrobialtistusta sekä aiheuttaa epäsuotuisia muutoksia suoliston mikrobiston rakenteeseen. Pihan pensaslajit ja ruohovartiset kasvilajit voivat vaikuttaa myönteisesti suoliston mikrobitasapainoon. Vastaavasti suora kosketus maa- ja kasvipohjaisiin materiaaleihin voi lisätä ihon mikrobiston monimuotoisuutta.
  • Trotta, Luca (Helsingin yliopisto, 2019)
    Primary Immunodeficiency (PIDs) categorize a broad and heterogeneous group of inborn immunity errors. Despite being generally quite rare, PIDs collectively account for consistent morbidity and mortality. Currently, more than 350 monogenic PIDs have been recognised to embody clinical phenotypes ranging from life-threatening infections to autoimmune/inflammatory diseases, allergies and/or malignancy. Many PIDs display genetic and allelic heterogeneity with an overlap of symptoms among different syndromes, often making diagnoses challenging. In the past few years, advancements in genomic technologies have revolutionised the world of genetic testing, and currently, next-generation sequencing (NGS)-based approaches are widely applied to routine genetic diagnostics of human disorders. Among the different methods, whole-exome sequencing (WES) proved highly efficient in revealing the genetic variants behind rare disorders. To further depict the genetics of PIDs, a WES-based approach was carried out, targeting the possible disease-causing variants in Finnish subjects lacking a clinical diagnosis. The cohort included patients with a clinical suspicion of immune or/and haematological disorders (n= 212). In the first study, a Finnish founder mutation in the AICDA gene was identified in patients affected by hyper-IgM syndrome type 2 (HIGM2). The disease is a primary antibody deficiency characterised by early-onset recurrent infections, autoimmunity and an absence/low levels of IgG, IgA and IgE but elevated/normal levels of IgM. The retrieved ancestral founder allele is significantly enriched in Finns compared to other European populations (38.56-fold) and has accounted for all HIGM2 cases diagnosed in Finns thus far. In the second study, biallelic ADA2 mutations that cause a deficiency of adenosine deaminase 2 (DADA2) were identified in seven PID patients, all sharing one of the causal variants, which were significantly enriched in Finns (3.31-fold). DADA2 was originally associated with systemic autoinflammation, polyarteritis nodosa-type vasculitis and mild immunodeficiency. Only a fraction of the identified DADA2 patients presented with vasculopathies. In addition, recurrent haematological manifestations are noted, and for the first time, the occurrence of lymphoproliferation is described for some of the patients, expanding the phenotypic spectrum of DADA2. Finally, novel causal variants in telomere biology disorders (TBDs)-associated genes were identified in three families with heterogeneous phenotypes that lacked the classic clinical pathognomonic signs of telomeropathies. The phenotypes ranged from mild signs of Dyskeratosis congenita (DKC) to SCID. The genetic diagnosis was confirmed by an assessment of shortened telomere lengths in patients. In addition, the spectrum of TBD-associated phenotypes was enlarged, showing variable degrees of cytopenia in some patients. This work attests to the validity of clinical WES testing to identify rare disease-causing variants despite the heterogeneous and/or atypical clinical presentations of PIDs. The achievement of a genetic diagnosis allowed for updating the spectrum of reported phenotypes as well as including atypical clinical presentations that might have otherwise remained undiagnosed. In addition, the enrichment of some rare PID-causing mutations in Finland has been depicted, highlighting the correlation of the population history with the distribution of rare deleterious variants of clinical relevance.
  • Tikhonov, Gleb (Helsingin yliopisto, 2018)
    Viimeisten vuosikymmenien aikana yhteisöekologinen tutkimus on siirtynyt empiirisestä eliöyhteisöjen tutkimuksesta mekanistisempaan tutkimukseen, joka hakee vastauksia eliöyhteisöjä muovaaviin prosesseihin. Samaan aikaan uudet menetelmät aineiston keruuseen ovat dramaattisesti kasvattaneet ekologisten aineistojen määrää ja laatua. Tämä tarjoaa uusia mahdollisuuksia entistä kokonaisvaltaisempien tutkimuskysymysten asetteluun. Kasvava aineistojen määrä on luonut tarpeen kehittää sellaisia uusia analyyttisiä menetelmiä tilastolliseen ekologiaan, joiden avulla voidaan hyödyntää kasvavan aineistomäärän potentiaali. Erityisen kiinnostuksen kohteena ovat olleet sellaisten tilastollisten menetelmien kehitys, joiden avulla on mahdollista yhdistää erilaisia aineistoja sekä mallintaa yhtäaikaisesti lajien, lajiyhteisöjen ja ekosysteemien dynamiikkaa ja levinneisyyttä. Väitöskirjassani olen keskittynyt yhteisöekologisessa mallinnuksessa tarvittavien analyyttisten työkalujen metodologiseen kehitykseen. Tutkimuksessani olen yhdistänyt tilastollisen ekologian erilaisia näkökulmia: ekologin maastohavaintoihin perustuvaa näkemystä sekä tilastotieteilijän metodologista näkemystä. Väitöskirjani koostuu neljästä luvusta, jotka yhdessä muodostavat yhtenäisen kokonaisuuden. Aloitan synteesillä yhteisöekologisen mallintamisen viimeaikaisista kehityksestä ja esittelen yhtenäisen tilastotieteellisen kehyksen, jonka avulla tutkijoiden on helppo tutkia yleisiä yhteisöekologia kysymyksiä samanaikaisesti. Tämän kehyksen avulla, jota tässä kutsutaan yhteisöekologiseksi hierakiseksi malliksi (HMSC), on mahdollista sisällyttää tietoa lajien esiintymisestä, ympäristömuuttujista, lajien ominaisuuksista, fylogeniasta, sekä tutkimusmallien rakenteista. Seuraavaksi esitän kaksi tärkeää laajennusta HMSC kehykseen. Ensimmäinen laajennus mahdollistaa systemaattisen tarkastelun siitä miten lajien yhteisesiintyminen riippuu ympäristötekijöistä. Toinen laajennus mahdollistaa HMSC kehyksen soveltamisen erittäin laajoihin spatiaalisiin aineistoihin. Tutkin näiden laajennusten etuja ja haittoja soveltamalla sekä niitä että vaihtoehtoisia menetelmiä simuloituihin aineistoihin. Lisäksi havainnollistan molempia menetelmällisten laajennusten käytännön soveltuvuutta oikeiden ekologisten aineistojen avulla, ja esitän yhden soveltaviin ekologisiin kysymyksiin keskittyvän tapaustutkimuksen. Väitöskirjatutkimukseni tulokset osoittavat, että yhtenäisen HMSC kehyksen avulla voidaan vastata laajaan kirjoon perustavanlaatuisiin ja soveltaviin kysymyksiin siitä miten eliöyhteisöt ovat rakentuneet. Suoritetut simulaatiokokeet osoittavat että ehdottamani laajennukset HMSC- malliin tuovat entistä tehokkaampia työkaluja yhteisöekologiseen tutkimukseen. Väitöskirjatyössäni julkaistut ohjelmistot ja käyttöoppaat helpottavat HMSC kehyksen käyttöönottoa yhteisöekologian tutkimuksessa. Ennen kaikkea väitöskirjani tulisi nähdä vakaana perustana jonka päälle on mahdollista kehittää entistä syvällisempää yhteisöekologista mallinnusta. Osa mahdollisista tulevaisuuden kehittämisen kohteista liittyy siihen miten erilaisilla mallinrakenteilla ja mallien estimointiin liittyvillä tekniikoilla voidaan vastata entistä kokonaisvaltaisemmin yhteisöekologisiin kysymyksiin, ja osa niihin numeerisiin haasteisiin joita uudentyyppisten ja entistä suurempien aineistojen käsittely tuo mukanaan. Uskon, että väitöskirjatyöni tulokset luovat hyvän lähtökohdan uusille menetelmille joilla näihin haasteisiin voidaan vastata.
  • Ilves, Marit (Helsingin yliopisto, 2018)
    Nanoteknologialla on suuri vaikutus arkielämän eri osa-alueisiin, koska sillä on valtava potentiaali mullistaa kulutushyödykkeitä ja teollisia sovelluskohteita. Nanoteknologian menestyksen avain perustuu nanokokoisten materiaalien uusiin ja paranneltuihin ominaisuuksia, kuten lujuuteen ja johtokykyyn verrattuna vastaaviin, mikrokokoisiin materiaaleihin. Sekä kuluttajat että työntekijät altistuvat todennäköisimmin teollisesti tuotetuille nanomateriaaleille (ENM, engl. engineered nanomaterials) hengitysteiden ja ihon kautta. ENM:n pienen koon vuoksi ne pystyvät ohittamaan ihmiskehon fysikaaliset ja kemialliset esteet, minkä jälkeen ne joutuvat kosketuksiin immuunijärjestelmän kanssa, joka kykenee tunnistamaan elimistölle vieraita rakenteita, kuten ENM:eja. Materiaalien partikkelikoon pienentäminen lisää myös niiden kemiallista reaktiivisuutta, joka yhdessä pienen koon ja muiden fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien kanssa tarkoittaa, että ENM:t voivat vaikuttaa immuunijärjestelmäämme, ja vaikutukset voivat olla hyödyllistä mutta myös haitallisia terveydellemme. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena oli tutkia ENM:ien vaikutuksia ja fysiologisia seurauksia terveessä ja heikentyneessä immuunijärjestelmässä sekä keuhkoissa että ihossa. Väitöskirjatyön päähavainnot olivat, että jäykät ja sauvamaiset, mutta eivät pitkät ja lankakerämäiset, hiilinanoputket (CNT, engl. carbon nanotubes) pystyivät aktivoimaan luontaisen immuniteetin ja aiheuttamaan samanlaisen tilan kuin allerginen hengitysteiden tulehdus. Vaikka nanofibrillimäiset selluloosat aiheuttivat akuuttia pulmonaarista tulehdusta, niiden vaikutukset vähenivät kuukaudessa ja aineen biopysyvyydestä huolimatta niiden terveysvaikutukset erosivat merkittävästi jäykän, sauvanmuotoisen CNT:n aiheuttamista pitkäaikaisista patologisista vaikutuksista. Sekä päällystämättömät että funktionalisoidut CuO-nanomateriaalit pahensivat allergista astmaa aiheuttamalla keuhkojen neutrofiliaa, mutta partikkelin pinnan PEGylaatio vähensi merkittävästi muokkaamattomien CuO ENM:n tulehdusvaikutuksia, mikä havaittiin erityisen selvästi transkriptionaalisella tasolla. Paikallinen ihoaltistuminen nano-kokoiselle ZnO:lle hiiren atopisen dermatiitin mallissa paljasti, että partikkelit kykenivät kulkemaan allergisen ihon läpi, mikä oli mekaanisesti rikkoutunut. Tämä materiaalin tunkeutuminen johti pro-inflammatoristen ja allergisten reaktioiden paikalliseen vähentymiseen, sekä IgE-vasta-ainetuotannon systeemiseen lisääntymiseen. Tämä työ antaa tietoa ENM:ien vaikutuksista keuhkoissa ja ihossa. Tämän väitöskirjatyön tulokset osoittavat, että ENM:t, joilla on erilaisia fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia, kykenevät moduloimaan immuunijärjestelmäämme. Nämä havainnot korostavat materiaalien moninaisuutta ja monimutkaisuutta, sekä korostavat niiden vaikutuksia immuunijärjestelmään ja sen seurauksia terveydelle. Nämä tiedot edistävät ENM:n turvallisuuden arviointia, ja niistä voi olla hyötyä nanolääketieteessä.
  • Saulamo, Kari (Helsingin yliopisto, 2018)
    Kalakantojen kestävä hyödyntäminen edellyttää kalastuksen järjestämistä siten, että kalakantojen tuotanto pitkällä aikavälillä ei vaarannu. Voimakas kalastuspaine yhdistettynä valikoivaan kalastukseen johtaa usein siihen, että saatava kilomääräinen saalis jää pienemmäksi kuin minkä kalakannan tuotantokyky mahdollistaisi. Tällaisessa tilanteessa kalojen kasvu- ja lisääntymispotentiaalia ei saada hyödynnettyä täysimääräisesti. Pahimmillaan liian kova kalastuspaine voi pysyvästi rapauttaa kalakannan tuotantoa ja kannan kykyä sopeutua muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Pysyvä tuotannon heikentyminen voi tapahtua esimerkiksi silloin, kun valikoiva kalastus pyytää tehokkaasti populaatiosta nopeakasvuisimpia yksilöitä, jolloin hidaskasvuisten yksilöiden, ja tätä kautta geenien, osuus populaatiossa kasvaa. Heikentynyt kyky sopeutua muuttuviin ympäristöolosuhteisiin voi seurata puolestaan esimerkiksi siitä, kun ajallisesti valikoiva kalastus kutuaikana poistaa populaatiosta aikaisin tai myöhään kutevia yksilöitä; muuttuvissa ympäristöolosuhteissa näiden, tyypillisestä kutuajasta poikkeavaan aikaan kutevien yksilöiden rooli voi kuitenkin olla ratkaisevaa koko populaation kannalta. Kuha (Sander lucioperca) on arvostettu kala sekä kaupallisten kalastajien että virkistyskalastajien keskuudessa ja kuhakannat ovatkin monin paikoin ylikalastettuja. Väitöskirjatyön tavoitteena oli lisätä tietoa kuhan biologiasta ja sen ja kalastuksen välisestä suhteesta Itämeren rannikolla. Aineistona olivat Ruotsin itärannikolla tehdyt kuhamerkinnät sekä kuha-aikasarja Suomen Saaristomereltä. Eri aikaan kudulle saapuvien kuhien välillä havaittiin eroja mm. sukupuolessa ja keskipituudessa. Lisäksi löydettiin viitteitä siitä, että yhtenä vuotena tiettyyn aikaan kutevat kuhat kutevat samaan aikaan myös seuraavana vuonna. Voimakkaan, valikoivan kalastuksen havaittiin poistavan nopeakasvuisia yksilöitä populaatiosta, jolloin vanhemmat ikäluokat muodostuivat pitkälti hidaskasvuisista kuhista. Tulosten valossa kuhakantojen säätelyssä suositellaan varovaisuusperiaatetta. Kantojen elinvoimaisuuden ja tuotannon turvaamiseksi kalastuskuolevuus tulisi olla nykyistä pienempi. Kalastuksen säätelyssä tulisi myös ottaa huomioon kuhan vaelluskäyttäytyminen. Valikoivaa, nopeakasvuisiin yksilöihin kohdistuvaa kalastusta, tulisi välttää, ja kalastus tulisi kohdistaa tasaisesti populaation eri komponentteihin.
  • Jahan, Farhana (Helsingin yliopisto, 2018)
    Inflammation is a defense response of the body to an event of injury or tissue damage. Leukocytes circulating in the bloodstream are stimulated by chemokines released by endothelial cells that enable them to adhere and transmigrate to the site of infection. Leukocyte extravasation from the blood vessels towards the site of inflammation is a sequential and overlapping process involving leukocyte rolling, adhesion and transendothelial migration. Adhesion is critical for T-cell trafficking and antigen recognition and is mediated in part by integrins, a large family of αβ heterodimeric cell surface proteins. The β2-integrin lymphocyte function-associated antigen-1 (LFA-1 /αLβ2) and the β1-integrin very late antigen-4 (VLA-4/α4β1) promote T cell interactions with their ligands intercellular and vascular cell adhesion molecules (ICAMs and VCAMs) respectively which are expressed on endothelial cells. VLA-4 and LFA-1 directly participate in cell arrest under flow, whereas firm adhesion is mediated by LFA-1. Integrins have unique characteristics of signaling in both directions across the membranes. Inside-out signaling occurs by ligand binding to non-integrin receptors, which can activate integrins through intracellular signal transduction whereas outside-in signaling takes place by binding of ligands to the integrin itself. The complex signaling pathways of LFA-1 are regulated by rapid phosphorylation and dephosphorylation events of LFA-1, which affect its binding affinities and subsequently protein-protein interactions. My interest lies how the activation of LFA-1 by inside-out and outside-in signaling affects the phosphorylation of the αL- and β2-chains, the adhesive property of LFA-1, intracellular binding partners and cross-talk with the VLA-4 integrin. In my study, I have found involvement of Tiam1, a Rac GEF (Guanine nucleotide exchange factor) protein as a new key player in the intracellular signaling of LFA-1. Upon LFA-1 activation by inside-out signaling, Tiam1 forms a complex with β2 phosphorylated on Thr-758 and the scaffolding protein 14-3-3, which activates Rac1, an actin-regulating protein. Downregulation of Tiam1 inhibits Rac1 activation and furthermore, it impairs cell adhesion to the LFA-1 ligand ICAM-1. The next finding was that the activation of LFA-1 via inside-out or outside-in signaling downregulates VLA-4 binding to its ligand VCAM-1. When LFA-1 is activated, β2 is phosphorylated on Thr-758, which recruits 14-3-3 and Tiam1 and results in crosstalk to VLA-4. It leads to dephosphorylation of Thr-788/789 on the β1-chain, which results in the recruitment of more filamin but less 14-3-3 to the β1-chain. I have also demonstrated that the activation of LFA-1 by anti-LFA-1 antibodies binding to the extracellular part is mediated through phospholipase C (PLC) and protein kinase C (PKC) activation, which causes the phosphorylation of the Thr-758 on β2-chain. Furthermore, I have shown that the phosphorylation of the LFA-1 αL-chain at Ser-1140 is essential for the functionally significant phosphorylation of the β-chain Thr-758 and protein interaction with the β2-chain. Mutation of Ser-1140 to alanine in the αL-chain significantly decreased Thr-758 phosphorylation of β2-chain after SDF-1α or anti-CD3 activation. α-Actinin is an actin-binding protein, which links integrins to the actin cytoskeleton and is crucial for cell migration. We showed that mutation of Ser-1140 to alanine in the αL-chain affects the α-actinin interaction with the β2-chain and chemotactic directional migration. Phosphorylation and de-phosphorylation of αL- and β2- chains may be a way to regulate adhesion and deadhesion turnover of cells during migration. De-regulation of integrins’ function may lead to auto-immune and chronic inflammatory diseases. Here in this thesis, I have now revealed some novel, important mechanisms of the regulation of the leukocyte integrins. The knowledge of how integrins are regulated could be beneficial in clinical applications as well as for developing drugs with high specificity in future.
  • Perttilä, Niko (Helsingin yliopisto, 2018)
    Tutkimuksen tausta: Termiä gerastenia käytetään kuvaamaan hauraita ikääntyneitä ihmisiä, joilla on suurentunut riski haitallisille päätetapahtumille. Erilaisia mittareita on tutkittu, mutta useimmiten on käytetty Friedin kriteerejä. Kuitenkaan yhteisymmärrystä gerastenian määritelmästä ei ole vielä saatu aikaan. Myös yksinkertaisempia kyselyihin perustuvia mittareita on tutkittu gerastenian arvioimiseksi. Eri mittarit saattavat tunnistaa gerastenisiksi vain osittain samoja henkilöitä, ja myös ennustetut päätetapahtumat saattavat vaihdella käytetystä mittarista riippuen. Iäkkäät ihmiset yleensä ja gerasteniset iäkkäät ihmiset ovat hyötyneet useissa tutkimuksissa liikuntainterventiosta. Muutamissa tutkimuksissa on nähty, että myös ihmiset, joilla on muistisairaus, voivat hyötyä liikuntainterventiosta. Kuitenkaan ei ole näyttöä, vaikuttaako gerastenian aste liikuntainterventiosta hyötymiseen muistisairailla henkilöillä. Tiedettyjä ikääntyneiden ihmisten yleisiä riskitekijöitä kaatumisille ovat esimerkiksi kaatumishistoria, lihasheikkous, kävelyvaikeus, nivelrikko, masennus, monilääkitys, psyykelääkkeiden käyttö ja korkeampi ikä. Selvästi vähemmän on tutkimuksia kaatumisten riskitekijöistä muistisairailla henkilöillä. Aikaisempia tutkimuksia mahdollisista interaktioista liikunnan ja kaatumisiin liittyvien lääkkeiden välillä suhteessa kaatumisiin ei ole muistisairailla potilailla. Tutkimuksen tavoitteet: Tämä tutkimus tutki, kuinka eri gerastenian mittarit limittyvät toistensa suhteen, tunnistavatko ne samoja henkilöitä gerastenisiksi ja ovatko päätetapahtumat samanlaisia riippumatta käytetystä mittarista. Tämä tutkimus myös tutki, vaikuttiko gerastenian aste liikuntainterventiosta hyötymiseen kotona asuvilla Alzheimerin tautia sairastavilla henkilöillä. Lisäksi tämä tutkimus selvitti kaatumisiin liittyviä suojaavia ja riskiä lisääviä tekijöitä Alzheimerin tautia sairastavilla henkilöillä, ja onko liikuntainterventiolla ja kaatumisiin liittyvillä lääkkeillä interaktioita kaatumisten suhteen tässä joukossa. Aineisto ja menetelmät: Osatutkimuksen I aineistona ovat osallistujat Helsinki Johtajat –tutkimuksessa, joka on pitkäaikainen havaintotutkimus vuosina 1919-1934 syntyneistä miehistä. Näitä miehiä tutkittiin heidän vuosina 2000 ja 2005 postitse antamiensa kyselyvastaustensa perusteella. Yhteensä 480 miestä sisältyi tutkimukseen ja heidän keski-ikänsä oli 73 vuotta seurannan alussa. Kaksi ilmiasuun perustuvaa mittaria, Helsinki Johtajat –tutkimuksen mittari HBS (eng. Helsinki Businessmen Study) ja muokattu Women’s Health Initiative Observational Study (WHI-OS), sekä gerastenian indeksimittari (eng. Frailty Index, FI), joka koostui 20 kohdasta, rakennettiin tunnistamaan gerasteniaa kirjekyselyn perusteella. Mittareita tutkittiin, kuinka ne menivät päällekkäin ei-gerastenisten, esi-gerastenisten ja gerastenisten henkilöiden tunnistamisessa ja kuinka ne ennustivat kaatumisia, terveyteen liittyvää elämänlaatua, painonmuutosta ja kuolleisuutta viiden vuoden seurannassa. Osatutkimuksien II, III ja IV aineistona ovat osallistujat FINALEX-tutkimuksessa, joka oli liikuntainterventiotutkimus kotona asuvilla Alzheimerin tautia sairastavilla henkilöillä (eng. Finnish Alzheimer disease exercise trial). Osallistujien (yhteensä 194 henkilöä) keski-ikä oli 78 vuotta ja 39 % heistä oli naisia. Osallistujat liikuntainterventioryhmissä (yhteensä 129 henkilöä) saivat joko ryhmäliikuntainterventiota tai kotiliikuntainterventiota yhden tunnin kerrallaan kahdesti viikossa 12 kuukauden ajan, ja kontrolliryhmä (yhteensä 65 henkilöä) sai normaalia kunnallista hoitoa. FINALEX-tutkimuksessa Alzheimerin tautia sairastavien osallistujien puolisot seurasivat kaatumisia kaatumispäiväkirjojen avulla 12 kuukauden seurannan ajan. Osatutkimuksessa II sekä yhdistettu liikuntainterventioryhmä että kontrolliryhmä jaettiin esi-gerastenisiin (0-1 kriteeriä) ja enemmän gerastenisiin (2-5 kriteeriä) muokattujen Friedin kriteerien mukaisesti. Kaatumiset henkilövuotta kohden ja muutokset FIM-toimintakykymittarissa (Functional Independence Measure) toimivat tulosmuuttujina. Osatutkimuksessa III kaikkia osallistujia tutkittiin yhdessä kaatumisiin liittyvien riskitekijöiden, kuten fyysisen toimintakyvyn, sairauksien ja käytettyjen lääkkeiden, suhteen. Osatutkimuksessa IV tutkittiin mahdollisia interaktioita liikuntaintervention ja kaatumisiin liittyvien lääkkeiden välillä vertaamalla kaatumisten ilmaantuvuustiheyksien suhteita (eng. incidence rate ratio, IRR) eri lääkkeiden käyttäjien ja ei-käyttäjien kesken liikuntainterventioryhmässä ja kontrolliryhmässä. Tulokset: Sekä HBS-mittari että WHI-OS-mittari tunnistivat 7,3 % Helsinki Johtajat –tutkimuksen osallistujista gerastenisiksi, mutta näistä vain osa oli samoja henkilöitä. FI mittari tunnisti 17,9 % gerastenisiksi. Kaikenkaikkiaan 21,3 % osallistujista tunnistettiin gerastenisiksi vähintään yhden mittarin mukaan. Kaikki mittarit (HBS, WHI-OS, FI) ennustivat merkitsevästi enemmän kaatujia, huonompaa elämänlaatua ja suurempaa kuolleisuutta gerastenisille, kuin esi-gerastenisille tai ei-gerastenisille henkilöille. Painon muutoksen suhteen ei ollut eroja eri gerastenian asteiden tai mittareiden välillä. FINALEX-tutkimuksessa esi-gerastenisissa ryhmissä keskimääräinen kaatumisten määrä oli merkitsevästi pienempi liikuntainterventioryhmässä kuin kontrolliryhmässä (1,14 kaatumista henkilövuotta kohden [95 %:n luottamusväli (eng. 95 % confidence interval, CI): 0,90-1,43] ja 1,82 kaatumista henkilövuotta kohden [95 % CI: 1,40-2,32]; IRR 0,63 [95 % CI: 0,45-0,89]; P=0,008 sukupuoli, ikä ja liitännäissairaudet huomioitu). Myös enemmän gerastenisissa ryhmissä keskimääräinen kaatumisten määrä oli merkitsevästi pienempi liikuntainterventioryhmässä kuin kontrolliryhmässä (2,15 kaatumista henkilövuotta kohden [95 % CI: 1,76-2,59] ja 5,32 kaatumista henkilövuotta kohden [95 % CI: 4,36-6,44]; IRR 0,43 [95 % CI: 0,33-0,57]; P<0,001 sukupuoli, ikä ja liitännäissairaudet huomioitu). Kummankin liikuntainterventioryhmän fyysinen toimintakyky myös heikkeni merkitsevästi hitaammin kuin heidän vastaavien kontrolliryhmiensä FIM-toimintakykymittarin muutoksien perusteella. Parempi fyysinen toimintakyky ja ei-gerastenisuus suojaavat kaatumisilta Alzheimerin tautia sairastavilla potilailla. Sairaudet, kuten keuhkoahtaumatauti, diabetes ja nivelrikko, sekä lääkkeet, kuten opioidit, psyykelääkkeet, lääkkeet, joilla on antikolinergisia ominaisuuksia, ja monilääkitys, liittyivät kohenneeseen kaatumisriskiin. Verenpainelääkkeiden käyttö liittyi alentuneeseen kaatumisriskiin liikuntainterventiota saaneilla, mutta kohonneeseen kaatumisriskiin kontrolliryhmällä. Liikuntainterventio vähensi kaatumisriskiä myös psyykelääkkeiden käyttäjillä. Johtopäätökset: HBS-mittari, WHI-OS-mittari ja FI-mittari tunnistivat vain osittain samat henkilöt gerastenisiksi. FI tunnisti gerastenisiksi enemmän kuin muut. Kaikki kolme mittaria ennustivat suurempaa kaatumismäärää ja kuolleisuutta sekä huonompaa terveyteen liittyvää elämänlaatua gerastenisille osallistujille. Alzheimerin tautia sairastavat henkilöt voivat hyötyä liikuntainterventiosta suhteessa kaatumisiin ja fyysiseen toimintakykyyn riippumatta gerastenian asteesta. Parempi fyysinen toimintakyky ja ei-gerastenisuus suojaavat kaatumisilta. Tietyt sairaudet ja lääkkeet olivat kaatumisten riskitekijöitä. Liikuntainterventiolla oli suosiollinen interaktio verenpainelääkkeiden ja psyykelääkkeiden kanssa suhteessa kaatumisriskiin.
  • Paukkunen, Juho (Helsingin yliopisto, 2018)
    Kultapistiäisiin (Chrysididae) kuuluu yli 2500 kuvattua lajia, jotka ovat kaikki muiden hyönteisten, pääasiassa erakkoampiaisten ja -mehiläisten, loispetoja tai pesäloisia. Ne suosivat lämpimiä, kuivia ja aurinkoisia elinympäristöjä ja ovat ulkonäöltään yleensä tunnusomaisen vahvarakenteisia, värikkäitä ja metallinhohtoisia. Euroopasta tunnetaan nykyisin noin 490 lajia, mutta lajien todelliseksi määräksi on arvioitu 550–600. Tämän tutkimuksen tavoitteina oli 1) kartoittaa, mitkä kultapistiäislajit esiintyvät Pohjois-Euroopassa eli Fennoskandiassa, Tanskassa ja Baltian maissa, 2) selvittää niiden voimassa olevat ja nimistösääntöjen mukaiset nimet, 3) valmistella koko lajiston kattava morfologisiin tuntomerkkeihin perustuva määrityskaava sekä 4) tutkia lajien levinneisyyttä, runsautta ja pitkän aikavälin kannankehitystä. Kultapistiäisten rakennetta, levinneisyyttä ja runsautta tutkittiin museo- ja yksityiskokoelmien aineistojen avulla ja kaikki Pohjois-Euroopan lajistosta julkaistut havainnot koottiin yhteen. Morfologisesti samankaltaisten Chrysis ignita -ryhmän lajien asemaa ja sukulaisuussuhteita selvitettiin mitokondriaalisen DNA:n avulla. Suomalaisten kultapistiäisten kannankehitystä arvioitiin vertailemalla muutoksia asutettujen neliöpeninkulmaruutujen (10 x 10 km) osuudessa kahden ajanjakson, 1840–1967 ja 1968–2015, välillä. Lisäksi analysoitiin lajien kannankehityksen ja lajiominaisuuksien välistä yhteyttä. Tutkimusalueelta löytyi yhteensä 74 kultapistiäislajia, joista neljä oli Pohjois-Euroopalle uusia ja yksi, Chrysis borealis Paukkunen, Ødegaard & Soon, 2015, myös tieteelle uusi. Laji Cleptes striatipleuris Rosa, Forshage, Paukkunen & Soon, 2015 kuvattiin uutena Keski-Euroopasta. Nimen Chrysis terminata Dahlbom, 1854 todettiin olevan Chrysis ignita Form A:n validi nimi, ja Cleptes pallipes Lepeletier, 1806 palautettiin lajin Cleptes semiauratus (Linnaeus, 1761) nuoremmaksi synonyymiksi. Lisäksi löydettiin kaksi uutta synonyymiä. Mitokondriaaliset DNA-sekvenssit tukivat useimpien aiemmin tunnistettujen Chrysis ignita -ryhmän lajien lajiasemaa ja lisäksi antoivat viitteitä useiden kryptisten lajien olemassaolosta. Kaikkiaan 11 kultapistiäislajin todettiin vähentyneen Suomessa, kun taas yhdenkään lajin ei havaittu runsastuneen tilastollisesti merkitsevästi tarkasteltujen ajanjaksojen välillä. Vähälukuiset ja pienikokoiset lajit, jotka ovat riippuvaisia paahteisesta kuolleesta puuaineksesta, vähentyivät enemmän kuin runsaat ja suurikokoiset lajit, jotka elävät avoimissa hiekkapohjaisissa elinympäristöissä. Tutkimus muodostaa taksonomisen perusselvityksen Pohjois-Euroopan kultapistiäislajistosta ja helpottaa lajien tunnistusta kuvitetun määrityskaavan avulla. Useiden lajien vähentyvät kannat osoittavat, että kultapistiäiset ovat herkkiä ihmisen aiheuttamille ympäristönmuutoksille ja suojelutoimia tarvitaan niiden säilyttämiseksi.
  • Oghabian, Ali (Helsingin yliopisto, 2018)
    Aitotumallisilla geenien DNA-sekvenssit sisältävät usein introneiksi kutsuttuja ei-koodaavia jaksoja. Nämä sekvenssit poistetaan transkripteista silmukoinniksi kutsutun prosessin kautta, joka voi tapahtua joko transkription aikana (kotranskriptionaalisesti) tai transkription jälkeen (posttranskriptionaalisesti). Korkeammilla aitotumallisilla on kuvattu kaksi erillistä silmukointikoneistoa: U12-tyypin spliseosomi, joka vastaa noin 700–800:n intronin silmukoinnista (U12-tyypin intronit), sekä U2-tyypin spliseosomi, joka vastaa kaikkien muiden intronien silmukoinnista (U2-tyypin intronit). Näissä kahdessa intronityypissä on erilaiset 5’-silmukointikohdan ja intronin haarautumiskohdan sekvenssielementit. Tämän lisäksi aiemmat tutkimukset ovat viitanneet siihen, että U12-tyypin intronit silmukoidaan hitaammin U2-tyypin introneihin verrattuna, minkä seurauksena U12-tyypin intronien silmukointi saattaa rajoittaa näitä introneja sisältävien geenien ekspressiota. Hidas silmukointi ilmenee silmukoimattomina tai retentoituina U12-tyypin introneina muuten täysin prosessoiduissa lähetti-RNA:issa. Tässä työssä olen kehittänyt uuden ohjelmistotyökalun nimeltä Intron-Exon Retention Estimator (IntEREst), joka mahdollistaa intronien retention havaitsemisen, kvantifikaation sekä retentiotasojen vertailun RNAsekvensointidataa käyttäen. IntEREstin muihin ominaisuuksiin kuuluvat työkalu U12-tyypin intronien tunnistamiseen sekä useita eri työkaluja käyttäjän määrittelemien intronien alaluokkien retentiotasojen vertailuun useiden näytteiden välillä. IntEREstin vertailuanalyysiin hyödynnettiin jo julkaistua RNAsekvensointidataa myelodysplastista oireyhtymää (MDS) sairastavailta potilailta ja verrokkiyksilöiltä (saatavilla tunnuksella GSE63816 NCBI Gene Expression Omnibus -tietokannasta). Tämä datasetti sisälsi RNA-sekvensointidataa MDS-potilailta, joilla on mutaatioita U12-tyypin intronien tunnistuksessa toimivassa ZRSR2-geenissä, sekä verrokkiyksilöiltä jotka olivat joko terveitä yksilöitä tai MDS-potilaita, joilla ei ole ZRSR2-mutaatioita. Tämän lisäksi käytin maissista peräisin olevaa datasettiä, joka koostui maissin ZRSR2ortologin, RGH3-geenin, suhteen villityyppisistä tai mutanteista näytteistä. Tulokseni viittaavat siihen, että IntEREst on luotettava työkalu intronien retention analyysiin RNA-sekvensointidatasta, joka tuottaa muiden menetelmien kanssa vertailukelpoisia tai niitä parempia tuloksia. Hyödynsin IntEREstiä U12-tyypin ja U2-tyypin intronien retention vertailuun globaalilla tasolla. Osoitin, että U12-tyypin inronien retentiotaso on keskimäärin kaksi kertaa korkeampi U2-tyypin introneihin verrattuna sekä ihmis- että kasvisoluissa. Tämä tulos toistaa aiemmissa tutkimuksissa muutamilla valikoiduilla geeneillä tehdyt löydökset sekä yleistää U12-tyypin intronien korkeamman retention genominlaajuiselle tasolle. Tämän lisäksi työn tulokset osoittavat, että silmukoimattomia U12-tyypin introneja sisältävät transkriptit hajotetaan tumassa tumaeksosomin toimesta. Yhdessä nämä tulokset tukevat hypoteesia, jonka mukaan U12-tyypin intronit silmukoidaan heikommalla tehokkuudella kuin U2-tyypin intronit ja ne voivat näin ollen säädellä U12-tyypin introneja sisältävistä geeneistä tuotettavan lähetti-mRNA:n muodostumisnopeutta. Lisäksi U12-tyypin spliseosomin mutaatioita sisältävien ihmis- ja kasvisolujen introniretentioanalyysi osoitti, että viat silmukoinnissa kohottavat entisestään silmukoimattomien U12tyypin intronien tasoja. Tämä väitöskirja laajentaa nykyistä tietämystä U12-tyypin intronien oikean silmukoinnin merkityksestä ja virheellisen silmukoinnin seurauksista. Lisäksi työssä kuvataan olemassa olevia työkaluja sekä uusi ohjelmistotyökalu (IntEREst), joita voidaan käyttää RNA:n silmukoinnin tehokkuuden ja tarkkuuden mittaamiseen ja vertailuun useiden näytteiden välillä. Osoitamme, että nämä työkalut voivat tuottaa arvokasta tietoa molekyylitason mekanismeista eri olosuhteissa, muun muassa viallisesti toimivasta silmukointikoneistosta johtuvissa sairauksissa.
  • Sandström, Vilma (Helsingin yliopisto, 2018)
    Globalisaation myötä maantieteellisten alueiden väliset yhteydet ovat lisääntyneet. Kaukaisia ympäristö- ja yhteiskunnallis-taloudellisia vaikutuksia, takaisinkytkentöjä sekä seurauksia maantieteellisten systeemien välillä kutsutaan termillä telecouplings. Tällaisten yhteyksien kasvu näkyy myös maataloustuotannossa ja ruokasysteemeissä, sillä ruoan maailmankauppa on kasvanut voimakkaasti viime vuosikymmenten aikana. Tämä muutos on vaikuttanut positiivisesti kehitykseen mm. lisäämällä ruoan saatavuutta sekä luomalla työllisyyttä tuotantoalueilla. Muutos on kuitenkin myös lisännyt kulutuksen ja tuotannon maantieteellistä eriytymistä ja tämän seurauksena ympäristön käytön paineen ulkoistamista, kun myös maantieteellisesti kaukana olevat kuluttajat käyttävät tuotantoalueen rajallisia resursseja, kuten vettä tai maa pinta-alaa. Tämän takia kulutus voi aiheuttaa ympäristövaikutuksia myös maantieteellisesti kaukana sijaitsevilla alueilla. Tässä väitöskirjassa keskiössä on analyysi suomalaisten ruoankulutuksen aiheuttamasta ulkoistetusta ympäristön käytön paineesta sekä ruoankulutuksen hiilijalanjälkilaskennan kehittäminen niin, että kaupan materiaalivirrat otetaan siinä paremmin huomioon. Väitöskirja koostuu yhteenveto-osasta sekä neljästä osa-julkaisusta. Työssä analysoidaan Suomen ulkomaankaupan kautta ulkoistettujen ympäristövaikutusten ajallista muutosta vuosina 1961–2007 (osajulkaisu I) sekä 1986–2011 (osajulkaisu II) käyttäen kansainvälisen kaupan fyysisten materiaalivirtojen analyysidataa sekä maa- ja vesijalanjälki-indikaattoreita, ja analysoimalla näiden resurssien käytön aiheuttamaa biodiversiteettikadon uhkaa tuotantoalueilla. Osajulkaisussa III tutkitaan Suomen potentiaalia vähentää kasvituotteiden tuonnin kautta virtuaalivettä vesipulasta kärsiviltä alueilta korvaamalla tuotteita kotimaisella tuotannolla. Osajulkaisussa IV kehitetään ruoan kulutuksen hiilijalanjälkilaskentaa ja analysoidaan EU maiden keskimääräisten ruokavalioiden hiilijalanjälkiä sisällyttäen kaupan materiaalivirta-analyysit mukaan laskentaan. Suomi osallistuu yhä vahvemmin globaaliin maataloustuotteiden kauppaan. Sekä maankäytön tuonti että vienti Suomen maataloustuotteiden ulkomaankaupassa laajeni ja tuojamaat sekä tuodut elintarviketuotteet monipuolistuivat vuosien 1961–2011 aikana. Tämä oli erityisen voimakasta ajalla 1986–2011, jolloin tuonnin kautta ulkoistettu maankäyttö lähes kaksinkertaistui. Suurin kasvu oli nähtävissä tuotteilla, joita voidaan kasvattaa ja joita on aiemmin tuotettu Suomessa. Suuri osa suomalaisten ruoan kulutuksen aiheuttamista uhista lajien monimuotoisuudelle aiheutuu Suomen rajojen ulkopuolella, mikä korostaa näiden ulkoistettujen vaikutusten huomioimisen tärkeyttä. Kauppasuhteet eivät aina perustu resurssitehokkuuteen ja mm. vesivaroiltaan runsaaseen Suomeen tuodaan paljon vettä vaativia tuotteita kuivuudelta kärsiviltä alueilta. Suomella on potentiaalia toteuttaa huomattavia vähennyksiä veden tuonnissa korvaamalla osa tuonnista kotimaisella tuotannolla. Eläinperäiset tuotteet, erityisesti naudan liha ja maitotuotteet, aiheuttavat suurimman osan keskimääräisen ruokavalion hiilijalanjäljestä. Niiden tuotanto vaatii myös suuremman määrän maata ja vettä verrattuna kasviperäisiin elintarvikkeisiin. Tämän takia eläinperäisten tuotteiden kulutuksen vähentäminen on tehokas keino vähentää ruoan ympäristövaikutuksia. Tämän väitöskirjan tulokset vahvistavat ja laajentavat aikaisempaa ymmärrystä Suomen ruokajärjestelmän globalisaatiosta, jonka kestävyys on yhä voimakkaammin riippuvainen myös ulkomaisten ruokajärjestelmien kestävyydestä. Tämä takia tarve kokonaisvaltaisille, useampia indikaattoreita sekä erilaisia maantieteellisiä mittakaavoja yhdistäville analyyseille on kasvanut ja niitä tarvitaan tukemaan sekä paikallisesti että globaalisti kestäviä ruokajärjestelmiä.

Näytä lisää