Fag-värd interaktioner och tRNA modifikationernas dynamiska natur under infektionscykeln av en svansad bakteriofag och en kallaktiv bakterie från Östersjöis

The infection mechanisms between cold-active bacteria and their respective bacteriophages are currently relatively unknown and undocumented. Shewanella sp. 4 is a cold-active bacterium that was recently isolated from Baltic Sea ice along with bacteriophage isolate 1/4. Little is known about this particular isolate, although many Shewanella species have important environmental roles incl. carbon cycling, and they have also been associated with the spoilage of fishery products and bioremediation. Previous studies have shown that an infection caused by bacteriophages may lead to significant changes in transfer RNA (tRNA) modifications in the host cell. Commonly, tRNA modification levels may be altered as a response to different stressors, to which viral infections belong as well. Bacteriophages may take advantage of tRNA modifications during the infection of their host, as changes in tRNA modifications lead to much faster response than affecting only the transcription and translation machineries. Here, the infection cycle and changes in tRNA modifications in Shewanella sp. 4 were investigated, along with using a more defined growth media and comparing it to previously conducted characterization. A multitude of methods were applied, such as transmission electron microscopy and mass spectrometry, to observe both the infection mechanisms and changes in tRNA modifications over the course of the infection. I found that the infection cycle of the phage-host pair is predictable and consistent with previously conducted research, lasting 3 hours until cell lysis. Plaque assay and SDS-PAGE showed the release of virions 2-3 h post-infection (p.i.), and the production of viral proteins within cells starting from 100 min p.i. An intriguing periodic change in cell turbidity was also observed already before cell lysis. Furthermore, the tRNA modifications m1A, m5U, m6t6A, and Cm undergo statistically significant changes or display high variance during the course of the infection when comparing infected and uninfected cells. These may affect tRNA structural stability, translational accuracy, and cleavage in the host cell, showing possible importance during the infection. Understanding the fundamentals of the infection mechanisms involved in this bacterium-bacteriophage pair gives further insight into their role in the Baltic Sea ecosystem. This is especially relevant for establishing Shewanella as a potential laboratory model for studying molecular mechanisms that further cold-active metabolism.Infektionsmekanismerna mellan kallaktiva bakterier och deras respektive bakteriofager är för tillfället relativt okända och odokumenterade. Shewanella sp. 4 är en kallaktiv bakterie som nyligen isolerats tillsammans med bakteriofagisolat 1/4 från ett stycke is från Östersjön. Trots att många Shewanella-arter har viktiga miljörelaterade roller och deltar i biogeokemiska kretslopp, som t.ex. kolcykling, samt att de är associerade med förruttning av fiskeriprodukter och bioremediering, så vet vi mycket litet om detta isolat. Tidigare studier har visat att en infektion förorsakad av bakteriofager kan leda till signifikanta förändringar i transport-RNA (tRNA) modifikationer i värdcellen. Allmänt sett förändras tRNA modifikationernas nivåer som en respons till olika stressfaktorer, till vilket även en virusinfektion hör. Bakteriofager kan utnyttja tRNA modifikationer under infektionen av deras värd, eftersom förändringar i tRNA modifikationer kan leda till en mycket snabbare respons jämfört med en omfattande omprogrammering av transkriptions- och translationsmaskinerierna. I detta arbete har jag undersökt infektionscykeln och förändringar i tRNA modifikationer hos Shewanella sp. 4 samt utforskat användningen av ett definierat tillväxtmedia och jämfört detta med tidigare karakterisering. En mängd olika metoder tillämpades, som till exempel transmissionselektronmikroskopi och masspektrometri, för observation av både infektionsmekanismerna och förändringarna i tRNA modifikationer under infektionens förlopp. I enlighet med tidigare resultat så fastställde jag att bakteriofag-värdcellens infektionscykel är förutsägbar och konsistent med en varaktighet av 3 timmar tills cellys. Plackanalys och SDS-PAGE visade frilösning av virioner 2-3h post-infektion (p.i.), och produktionen av virusproteiner i celler kan skönjas från och med 100 min p.i. Utöver detta så observerades en intressant periodisk förändring i cellturbiditeten redan före cellys. Dessutom genomgår tRNA modifikationerna m1A, m5U, m6t6A och Cm statistiskt signifikanta förändringar, eller så uppvisar de en hög varians under infektionens lopp då man jämför infekterade och oinfekterade celler. Dessa modifikationer kan ha en betydande påverkan på tRNA-molekylens strukturella stabilitet, translationsnoggrannheten och tRNA klyvning i värdcellen, vilket kan vara av avsevärd betydelse under infektionsloppet. En grundläggande förståelse av infektionsmekanismerna i detta bakterie-bakteriofagpar kommer att ge ytterligare insikt till deras roll i Östersjöns ekosystem. Detta är relevant speciellt för att etablera Shewanella som en potentiell laboratoriemodell för att undersöka de molekylära mekanismer som möjliggör en kallaktiv metabolism

Teknisten tuotemäärittelytietojen liittäminen suoraan 3D-malliin

Teknisten tuotemäärittelytietojen (engl. Product Manufacturing Information, PMI) avulla pyritään uudistamaan koneensuunnittelussa vakiintunutta käytäntöä dokumentoida kappaleen muotoilu-, valmistus-, laatu- sekä muu data eriliseen työpiirokseen. PMI:t ovat annotaatioita, joita voidaan lisätä suoraan 3D-malliin osana mallipohjaista suunnittelua (MBD). Tämän tarkoituksena on tehostaa useita vaiheita suunnittelu- ja valmistusprosesseissa. PMI:n käyttöönotto on kuitenkin vielä hyvin varhaisessa vaiheessa, vaikka ideana se ei ole uusi. Työssä keskitytään PMI:n käyttämiseen osana MBD:tä perehtymällä sen etuihin perinteiseen tapaan verrattuna sekä haasteisiin, jotka selittävät paremmin tämän teknologian vähäistä käyttöä. Työ on pääosin kirjallisuustutkimus, mutta vertailua tehdään myös kokeellisin menetelmin luomalla oma PMI:tä sisältävä 3D-malli, dokumentoiden mitä vaiheita tähän sisältyy ja miten ne eroavat perinteisestä menetelmästä. Tiedon välittyminen on oleellinen osa dokumentointia, joten työ perehtyy myös sen kannalta MBD:n tekniseen valmiuteen tarkastelemalla eri tiedostomuotojen ja lukutyökalujen kykyä esittää PMI-mallit oikein. Tutkimuksen myötä havaittiin selviä tekijöitä, sille miksi yritykset eivät laajalti ole siirtyneet PMI:n käyttöön. Nämä syyt pohjautuivat pääosin tiedonsiirtoon ja teknologian alkeellisuuteen. Parhain tulos PMI:n tiedonsiirrossa syntyi, kun käytti yhteensopivia tiedostomuotoja ja katseluohjelmia. Natiivitiedoston käyttö sen omassa ohjelmassaan on oikein tehokas tapa viestiä tieto, mutta se ei sovellu yleishyödylliseksi ratkaisuksi yritysmaailmassa. Työssä tulee kuitenkin myös ilmi, että oikein käytettynä PMI voi tuoda jo nykytilassaan paljon edistystä suunnitteluun. Myöskin tulevaisuus PMI:lle näyttää lupaavalta, sillä se vastaa teollisuuden neljännen vallankumouksen asettamia vaatimuksia

Bacteriophage Infection of the Marine Bacterium Shewanella glacialimarina Induces Dynamic Changes in tRNA Modifications

Viruses are obligate intracellular parasites that, throughout evolution, have adapted numerous strategies to control the translation machinery, including the modulation of post-transcriptional modifications (PTMs) on transfer RNA (tRNA). PTMs are critical translation regulators used to further host immune responses as well as the expression of viral proteins. Yet, we lack critical insight into the temporal dynamics of infection-induced changes to the tRNA modification landscape (i.e., ‘modificome’). In this study, we provide the first comprehensive quantitative characterization of the tRNA modificome in the marine bacterium Shewanella glacialimarina during Shewanella phage 1/4 infection. Specifically, we show that PTMs can be grouped into distinct categories based on modification level changes at various infection stages. Furthermore, we observe a preference for the UAC codon in viral transcripts expressed at the late stage of infection, which coincides with an increase in queuosine modification. Queuosine appears exclusively on tRNAs with GUN anticodons, suggesting a correlation between phage codon usage and PTM modification. Importantly, this work provides the basis for further studies into RNA-based regulatory mechanisms employed by bacteriophages to control the prokaryotic translation machinery

Bacteriophage Infection of the Marine Bacterium Shewanella glacialimarina Induces Dynamic Changes in tRNA Modifications

Viruses are obligate intracellular parasites that, throughout evolution, have adapted numerous strategies to control the translation machinery, including the modulation of post-transcriptional modifications (PTMs) on transfer RNA (tRNA). PTMs are critical translation regulators used to further host immune responses as well as the expression of viral proteins. Yet, we lack critical insight into the temporal dynamics of infection-induced changes to the tRNA modification landscape (i.e., ‘modificome’). In this study, we provide the first comprehensive quantitative characterization of the tRNA modificome in the marine bacterium Shewanella glacialimarina during Shewanella phage 1/4 infection. Specifically, we show that PTMs can be grouped into distinct categories based on modification level changes at various infection stages. Furthermore, we observe a preference for the UAC codon in viral transcripts expressed at the late stage of infection, which coincides with an increase in queuosine modification. Queuosine appears exclusively on tRNAs with GUN anticodons, suggesting a correlation between phage codon usage and PTM modification. Importantly, this work provides the basis for further studies into RNA-based regulatory mechanisms employed by bacteriophages to control the prokaryotic translation machinery

Impact of Oxygen Transport Properties on Polypropylene Thermal Oxidation, Part 1: Effect of Oxygen Solubility

A general kinetic model is proposed to describe the polypropylene thermal oxidation of thin polypropylene films in a wide range of temperatures (from 60 to 200°C) and oxygen partial pressures (from 0.02 to 5 MPa) using a single set of parameters. This model was calibrated with several series of experimental data including analyses of primary (hydroperoxides) and secondary oxidation products (carbonyl species), and subsequent changes in macromolecular properties (average molecular masses). It predicts the experimental data previously published in the literature in terms of induction times and maximal oxidation rates. The variability of the oxygen solubility coefficient allows to explain the scattering of induction times and oxidation rates among the whole iPP family, but also the dependence of this latter quantity with oxygen partial pressure. This variability is presumably due to iPP polymorphism in the temperature range where oxygen permeability is commonly measured. It is concluded that the kinetic model can be used to study the direct effect of iPP morphology on its thermal oxidation kinetics (chemistry of oxidation)

Psykoedukatiivinen työkirja kannabiksen käytön vähentämisen ja lopettamisen tukena

Tämän toiminnallisen opinnäytetyön tarkoituksena oli tuottaa Helsingin kaupungin Sosiaali- ja terveysviraston Idän psykiatria- ja päihdekeskukselle työkirja kannabiksen käytön vähentämisestä ja lopettamiseen liittyen. Opinnäytetyön tuotoksena syntyi 44-sivuinen työkirja, joka on tarkoitettu sosiaali- ja terveydenhuollon ammattilaisille sekä heidän asiakkailleen. Työkirjan pohjalta Idän psykiatria- ja päihdekeskuksessa aloitetaan uusi kannabiksen vähentämiseen ja lopettamiseen suuntautunut psykoedukatiivinen ryhmä. Ryhmätoiminta aloitetaan syksyllä 2017. Psykoedukatiiviseen ryhmään osallistuu vapaaehtoisia asiakkaita, jotka ovat halukkaita vähentämään kannabiksen käyttöä tai lopettamaan sen kokonaan. Työkirjaa on lisäksi tarkoitus hyödyntää apuvälineenä motivoiville haastatteluille poliklinikan hoitajille. Työkirjan laatiminen oli ensimmäinen osa laajempaa projektia, jota Helsingin kaupungin Sosiaali- ja terveysviraston Idän psykiatria- ja päihdekeskus on suunnitellut. Opinnäytetyön tavoitteena oli uudistaa aikaisempia käytössä olevia työkirjoja samasta aiheesta käyttämällä hyväksi uusinta saatavilla olevaa tutkimustietoa. Tavoitteena oli auttaa potilaita kannabiksen käytön vähentämisessä tai lopettamisessa näyttöön perustuvaa tietoa hyödyntäen. Työn tietoperustana käytettiin alan kirjallisuutta ja tutkimuksia, sekä verkossa julkaistua psykoedukatiivista materiaalia. Työkirjan pohjana käytettiin aikaisempia työkirjoja aiheesta niin Suomesta kuin ulkomailta. Tarkoituksena oli myös saada sosiaali- ja terveydenhuollon ammattilaisille lisää työkaluja aiheeseen liittyen, jota voisi mahdollisesti hyödyntää myös muissa Helsingin kaupungin yksiköissä.The purpose of this thesis was to produce a workbook on giving up or reducing daily cannabis use for the Eastern Psychiatric and Substance Abuse Center which is part of the City of Helsinki’s Department of Social Services and Health Care. The workbook was designed for use by social and healthcare professionals and their clients as a tool in a special group for stopping or reducing cannabis use. The group consists of voluntary clients who are considering stopping or reducing cannabis use. The aim of this thesis was to update earlier workbooks of the same subject by using the most recent research data. The aim was to help customers reduce or stop their cannabis use using the latest evidence-based information. The basis for this thesis is various health care literature, studies and online psychoeducative material. Older workbooks from Finland and abroad on the same subject were also used as the basis. The aim was to provide more tools for the social and healthcare professionals to work with customers who want to reduce or stop their cannabis use. As a result of this thesis, a 44-page workbook was produced. Based on this workbook, a group for clients who are willing to give up or reduce their cannabis use has been hosted at the Eastern Psychiatric and Substance Abuse Center. The workbook is also meant to be used as a tool for the center’s social and healthcare staff when utilizing motivational interviews. The creation of this workbook was initiated as the first part of a larger project coordinated by the Eastern Psychatric and Substance Abuse Center