Identifizierung und Quantifizierung der Ketocarotinoide in Dauerstadien von Grünalgen und Ketocarotinoidbiosynthese im Modellorganismus Chlamydomonas reinhardtii

Grünalgen bilden zur Überdauerung schlechter Umweltbedingungen Ruhestadien, die sich durch Ausbildung einer festen Zellwand, die Reduktion des Plastiden und die starke Akkumulation von Speicherfetten und Ketocarotinoiden im Zytosol auszeichnen. Obwohl Ketocarotinoide in Grünalgen seit über vierzig Jahren beforscht werden, gab es hierzu noch wenige molekularbiologische Untersuchungen. Im Vorfeld meiner Promotion wurde durch unsere Arbeitsgruppe entdeckt, dass auch der molekular gut zugängliche Modellorganismus Chlamydomonas reinhardtii im Zygotenstadium große Mengen an Ketocarotinoiden bildet. Neben dem zu erwartenden Ketocarotinoid Astaxanthin fanden wir große Mengen des bisher nur in einer Grünalge beschriebenen 4-Ketoluteins. Vorversuche ließen die Vermutung aufkommen, dass dieses Pigment bei der Untersuchung der Pigmentausstattung in Dauerstadien von vielen Grünalgen bisher übersehen wurde. rnIn der vorliegenden Arbeit wurde daher zunächst die Pigmentzusammensetzung von Dauerstadien der bereits gut untersuchten Grünalgen Muriella zofingiensis und Scenedesmus rubescens durch Vergleich mit dem Ketocarotinoidmuster aus Dauerstadien von C. reinhardtii und Fritschiella tuberosa reevaluiert und dabei erstmals das Vorkommen signifikanter Mengen an 4-Ketolutein nachgewiesen. Außerdem zeigte sich, dass die als bisheriger Modellorganismus der Ketocarotinoidbiosynthese in Grünalgen sehr gut untersuchte Alge Haematococcus pluvialis eher eine Ausnahme darstellt, da ihre Dauerstadien als einzige der hier untersuchten Algen nur minimale Mengen von 4 Ketolutein aufwiesen. Diese Beobachtungen machen es sehr wahrscheinlich, dass die Fähigkeit zur Bildung von 4-Ketolutein unter den Grünalgen wesentlich weiter verbreitet ist als bisher angenommen. Das sekundäre Carotinoid 4-Ketolutein kam in den Dauerstadien der Grünalgen neben seiner freien Form ausschließlich als Monoacylester vor, im Gegensatz zu Astaxanthin, das als mono- und diacylierte Form auftrat. rnÜber die Analyse der Pigmentausstattung hinaus konnten die entscheidenden Schritte des Synthesewegs der Ketocarotinoide in C. reinhardtii durch funktionelle Charakterisierung der beteiligten Enzyme in Bakterien aufgeklärt werden. Als Basis für die Charakterisierungen wurde ein umfangreiches Portfolio von carotinogenen E. coli-Bakterien etabliert, darunter α Carotin und Lutein produzierende Stämme, die bisher nicht zur Verfügung standen. Das wurde durch die Klonierung der Lycopinzyklase (OluLCY) aus der Grünalge Ostreococcus lucimarinus möglich, die eine Sonderolle unter den Zyklasen einnimmt, da sie die Lycopin-β-Zyklase und Lycopin-ε-Zyklase in einem Fusionsenzym vereint. Vorteile dieses Fusionsenzyms sind die Expressionskontrolle durch nur einen Promotor und die weitgehend konstante Stöchiometrie seiner Produkte α-Carotin und β-Carotin, was die OluLCY für die biotechnologische Anwendung prädestiniert.rnDie funktionelle Charakterisierung der Carotinoidbiosyntheseenzyme aus C. reinhardtii umfasste das Schlüsselenzym der Ketocarotinoidbiosynthese, die β-Carotin-Ketolase (BKT), sowie die Carotinoid-Hydroxylasen CHYB, CYP97A5 und CYP97C3. Dabei wurde für das BKT-Enzym aus C. reinhardtii nachgewiesen, dass es nicht nur die Ketolierung von β Carotin zu Canthaxanthin und von Zeaxanthin zu Astaxanthin, sondern auch die Bildung der von α-Carotin abgeleiteten Ketocarotinoide wie 4-Keto-α-Carotin und 4 Ketolutein katalysieren kann.rn

Nachweis und Charakterisierung der Ketocarotinoidakkumulation in Zygosporen des Modellorganismus Chlamydomonas reinhardtii

Ketocarotinoide sind in den Dauerstadien vieler Grünalgen anzutreffen und aufgrund ihres hohen antioxidativen Potentials vermutlich von großer Bedeutung für deren Überleben unter ungünstigen Umweltbedingungen. Daneben ist die Aufnahme von Ketocarotinoiden im Zuge der Nahrungskette für verschiedene Tiere lebensnotwendig. Trotz zahlreicher Untersuchungen des Biosynthesewegs der Ketocarotinoide, vorwiegend in der Grünalge Haematococcus pluvialis, sind viele grundlegende Aspekte der Synthese nicht verstanden. Dazu zählt neben dem genauen Reaktionsmechanismus des ketolierenden Enzyms ß-Carotin-Ketolase (BKT) vor allem der noch nicht aufgeklärte Zusammenhang zwischen Lipidsynthese und Ketocarotinoidakkumulation. Nach der Entdeckung eines zur BKT aus H. pluvialis homologen Gens in einer EST-Datenbank des Modellorganismus Chlamydomonas reinhardtii wurden im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit die als orange-rot beschrieben Zygosporen von C. reinhardtii als mögliches ketocarotinoidhaltiges Zellstadium untersucht. Dabei wurden für C. reinhardtii erstmals Ketocarotinoide in Konzentrationen bis zu einem Femtomol pro Zelle nachgewiesen und mittels HPLC-Analytik, chemischer Derivatisierung und Massenspektrometrie zweifelsfrei identifiziert. Es wurden, in aufsteigender Quantität, drei Ketocarotinoide detektiert: Canthaxanthin, Astaxanthin und 4-Ketolutein. Letzteres wurde bisher selten in anderen ketocarotinoidakkumulierenden Organismen beschrieben und stellt, im Gegensatz zu den vom ß-Carotin abgeleiteten Pigmenten Astaxanthin und Canthaxanthin, ein Pigment des α-Carotin-Zweiges dar. Astaxanthin und 4-Ketolutein wurden vor allem in Form von Pigment-Fettsäureestern nachgewiesen. Mit Hilfe von Paarungsansätzen mit der lor1-Mutante, die keine α-Carotinoide synthetisieren kann, und Vergleichen mit Ketocarotinoiden aus H. pluvialis konnte gezeigt werden, dass 4 Ketolutein nur als Monoacylester in der Alge vorliegt, während Astaxanthin sowohl als Monoacyl- wie auch als Diacylester anzutreffen ist. Ketocarotinoide wurden innerhalb der ersten 14 Tage der Zygotenreife gebildet. Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahmen der Zygoten dokumentierten, dass damit ein starker Umbau der Zelle einherging, der sich vor allem in der Reduktion des Chloroplasten und der Bildung von Lipidtröpfchen darstellte. Letztere nahmen bei reifen Zygosporen den größten Teil des Zelllumens ein und wurden mittels dünnschichtchromatografischer Analysen als Neutralfette identifiziert. Der sinkende Zellgehalt an Carotinoiden im Zuge der Zygosporenreifung und Inhibitorexperimente an reifenden Zygoten mittels Norflurazon zeigten, dass für die Ketocarotinoidakkumulation keine Neusynthese von Carotinoiden nötig ist und lassen die Hypothese zu, dass C. reinhardtii die im Zuge der Chloroplastenreduktion freigesetzten Photosynthese-Carotinoide als Substrate für die Ketocarotinoidsynthese verwendet. Physiologische Bedeutung könnte den Ketocarotinoiden vor allem beim Schutz der Speicherlipide vor Peroxidation durch reaktive Sauerstoffspezies zukommen. Diese Reservestoffe stellen die Energieversorgung während des Auskeimens der Zellen sicher. Durch den im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit dokumentierten Nachweis der Ketocarotinoidakkumulation in C. reinhardtii können die Ketocarotinoidsynthese und vor allem der Zusammenhang von Lipid- und Ketocarotinoidakkumulation zukünftig mit Hilfe der für diesen Modellorganismus vorliegenden umfangreichen molekulargenetischen Methoden detailliert untersucht werden.

野桂花的化学成分研究

首次从野桂花（Osmanthus yunnanensis Fr. P. S. Green）地上部分95%乙醇提取物中通过色谱分离得到20个化合物, 其中化合物20为新化合物。基于波谱数据它们被鉴定为(E)-阿魏酸二十烷基酯(1)、β-谷甾醇(2)、羽扇豆醇(3)、齐墩果酸(4)、7-oxo-β-sitosterol(5)、乙酰齐墩果酸(6)、(6′-O-palmitoyl)-sitosterol 3-O-β-D-glucoside(7)、rotundioic acid(8)、地榆糖甙Ⅱ(9)、27-O-(E)-对羟基肉桂酰-28-齐墩果酸(10)、27-O-(Z)-对羟基肉桂酰-28-齐墩果酸(11)、hycandinic acid ester(12)、绿原酸丁酯(13)、4,5-二咖啡酰奎尼酸丁酯(14)、4,5-dihydroxyprenyl caffeate(15)、28-O-β-D-glucopyranosyl rotundioic acid (16)、4-(6-O-caffeoyl-β-D-glucopyranosyloxy)-5-hydroxyprenyl caffeate (aohada-glycoside C, 17)、 4-β-D-glucopyranosyloxy-5-hydroxy-prenyl caffeate (aohada-glycoside A, 18)、β-胡萝卜甙(19)以及3-[O-β-D-(6-O-咖啡酰吡喃葡萄糖)]-甲基-2-烯-γ-内酯 (20)。化合物13、14、15和17有较强的α-葡萄糖甙酶抑制活性。当浓度为1 mg/ml时，它们对α-葡萄糖甙酶的抑制分别为61.5%、95.5%、72.1%、62.6%，活性高于阿卡波糖。 综述了木犀属植物化学成分及1993年以来苯丙素甙类化合物活性研究进展。 Twenty compounds were isolated from the 95% ethanol extract of the aerial parts of Osmanthus yunnanensis Fr. P. S. Green by chromatography for the first time. On the basis of spectral data, they were identified as (E)-ferulic acid eicosyl ester (1), β-sitosterol (2), lupenol (3), oleanolic acid (4), 7-oxo-β-sitosterol (5), acetyloleanolic acid (6), (6′-O-palmitoyl)-sitosterol 3-O-β-D-glucoside (7), rotundioic acid (8), ziyu glycosideⅡ (9), 3β-hydroxy-27-p-(E)-coumaroyloxy-olean-12-en-28-oic acid (10), 3β-hydroxy-27-p-(Z)-coumaroyloxyolean-12-en-28-oic acid (11), hycandinic acid ester (12), chlorogenic acid butyl ester (13), 4,5-di-O-caffeoylquinic acid butyl ester (14), 4,5-dihydroxyprenyl caffeate (15), 28-O-β-D-glucopyranosyl rotundioic acid (16), 4-(6-O-caffeoyl-β-D-glucopyranosyloxy)-5-hydroxyprenyl caffeate (aohada- glycoside C, 17), 4-β-D-glucopyranosyloxy-5-hydroxyprenyl caffeate (aohada- glycoside A, 18), β-daucosterol(19) and 3-[O-β-D-(6-O-caffeoylglucopyranosyl)]- methyl-2-en-γ-lactone (20). Compound 20 is a new one. Compounds 13, 14, 15 and 17 inhibit α-glucosidase with corresponding inhibitory rate of 61.5%, 95.5%, 72.1% and 62.6% at a concentration of 1 mg/ml, higher than acarbose. The chemical studies on Osmanthus genus and bioactivities of phenylpropanoid glycosides were summarized.

Orchidectomy enhances the effects of phenylephrine in rat isolated portal vein

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Evaluation of three different families of bombesin receptor radioantagonists for targeted imaging and therapy of gastrin releasing peptide receptor (GRP-R) positive tumors.

Two new classes of radiolabeled GRP receptor antagonists are studied and compared with the well-established statine-based receptor antagonist DOTA-4-amino-1-carboxymethylpiperidine-d-Phe-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Sta-Leu-NH2 (RM2, 1; DOTA:1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid; Sta:(3S,4S)-4-amino-3-hydroxy-6-methylheptanoic acid). The bombesin-based pseudopeptide DOTA-4-amino-1-carboxymethylpiperidine-d-Phe-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Leuψ(CHOH-CH2)-(CH2)2-CH3 (RM7, 2), and the methyl ester DOTA-4-amino-1-carboxymethylpiperidine-d-Phe-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Leu-OCH3 (ARBA05, 3) analogues are labeled with (111)In and evaluated in vitro in PC-3 cell line and in vivo in PC-3 tumor-bearing nude mice. Antagonist potency was assessed by immunofluorescence-based receptor internalization and Ca(2+) mobilization assays. The conjugates showed good binding affinity, the IC50 value of 2 (3.2 ± 1.8 nM) being 2 and 10 times lower than 1 and 3. Compared to (111)In-1, (111)In-2 showed higher uptake in target tissues such as pancreas (1.5 ± 0.5%IA/g and 39.8 ± 9.3%IA/g at 4 h, respectively), whereas the compounds had similar tumor uptake (11.5 ± 2.4%IA/g and 11.8 ± 3.9%IA/g at 4h, respectively). The displacement of the radioligand in vivo was different in different receptor positive organs and depended on the displacing peptide.

Humic acids in bottom sediments of the Western Pacific

Elemental composition, functional groups, and molecular mass distribution were determined in humic acids from the Western Pacific abyssal and coastal bottom sediments. Humic acid structure was studied by oxidative degradation with alkaline nitrobenzene and potassium permanganate, p-coumaric, guaiacilic, and syringilic structural units typical for lignin of terrestrial plants were identified in humic acids by chromatographic analysis of oxidation products. Polysubstituted and polycondensed aromatic systems with minor proportion of aliphatic structures were basic structural units of humic acids in abyssal sediments.

Transition metal ion coordination in hydrophilic polymer membranes

The research described within this thesis is concerned with the investigation of transition metal ion complexation within hydrophilic copolymer membranes. The membranes are copolymers of 4-methyl-4'-vinyl-2,2'-bipyridine, the 2-hydroxyethyl ester of 4,4'- dicarboxy-2,2'-bipyridine & bis-(5-vinylsalicylidene)ethylenediamine with 2-hydroxyethyl methacrylate. The effect of the polymer matrix on the formation and properties of transition metal iron complexes has been studied, specifically Cr(III) & Fe(II) salts for the bipyridyl- based copolymer membranes and Co(II), Ni(II) & Cu(II) salts for the salenH2- based copolymer membranes. The concomitant effect of complex formation on the properties of the polymer matrix have also been studied, e.g. on mechanical strength. A detailed body of work into the kinetics and thermodynamics for the formation of Cu(II) complexes in the salenH2- based copolymer membranes has been performed. The rate of complex formation is found to be very slow while the value of K for the equilibrium of complex formation is found to be unexpectedly small and shows a slight anion dependence. These phenomena are explained in terms of the effects of the heterogeneous phase provided by the polymer matrix. The transport of Cr(III) ions across uncomplexed and Cr(III)-pre-complexed bipyridyl-based membranes has been studied. In both cases, no Cr(III) coordination occurs within the time-scale of an experiment. Pre-complexation of the membrane does not lead to a change in the rate of permeation of Cr(III) ions. The transport of Co(II), Ni(II) & Cu(II) ions across salenH2- based membranes shows that there is no detectable lag-time in transport of the ions, despite independent evidence that complex formation within the membranes does occur. Finally, the synthesis of a number of functionalised ligands is described. Although they were found to be non-polymerisable by the methods employed in this research, they remain interesting ligands which provide a startmg pomt for further functionalisation.

Role of Ca2+ in proteolysis-inducing factor (PIF)-induced atrophy of skeletal muscle

Proteolysis-inducing factor (PIF) induces muscle loss in cancer cachexia through a high affinity membrane bound receptor. This study investigates the mechanism by which the PIF receptor communicates to intracellular signalling pathways. C2C12 murine myoblasts were used as a model using PIF purified from MAC16 tumours. Calcium imaging was determined using fura-4-acetoxymethyl ester (Fura-4-AM). PIF induced a rapid rise in Ca2 +i, which was completely attenuated by a anti-receptor antibody, or peptides representing 20 mers of the N-terminus of the PIF receptor. Other agents catabolic for skeletal muscle including angiotensin II (AngII) tumour necrosis factor-a (TNF-a) and lipopolysaccharide (LPS) also induced a rise in Ca2 +i, but this was not attenuated by anti-PIF-receptor antibody. The rise in Ca2 +i induced by PIF and AngII was completely attenuated by the Zn2 + chelator D-myo-inositol-1,2,6-triphosphate, and this was reversed by administration of exogenous Zn2 +. The Ca2 +i rise induced by PIF was independent of the presence of extracellular Ca2 +, and attenuated by the Ca2 + pump inhibitor thapsigargin, suggesting that the Ca2 +i rise was due to release from intracellular stores. This rise in Ca2 +i induced by PIF was attenuated by both the phospholipase C inhibitor U73122 and 2-APB, an inhibitor of the inositol 1,4,5-triphosphate receptor, suggesting the involvement of a G-protein. Binding of the PIF to its receptor in skeletal muscle triggers a rise in Ca2 +i, which initiates a signalling cascade leading to a depression in protein synthesis, and an increase in protein degradation.

Regioselective synthesis and antimicrobial studies of ester linked 1,4-disubstituted 1,2,3-bistriazoles

A series of 1,4-disubstituted 1,2,3-bistriazoles was synthesized via click chemistry by cycloaddition of various bisalkynes with benzyl/2-phenylethyl azide. Synthesized triazoles were characterized by IR, H-1 NMR, C-13 NMR and mass spectral techniques. All the compounds were evaluated for antibacterial/antifungal activities and found to possess moderate to good antimicrobial activities. Further the docking study for the most active compound against DNA Gyrase was also carried out. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Kinetics and mechanism of Yb(III) extraction and separation from Y(III) with mixtures of bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid and 2-ethylhexyl phosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester

The ytterbium(III) extraction kinetics and mechanism with mixtures of bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid (Cyanex272) and 2-ethylhexyl phosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester (P507) dissolved in heptane have been investigated by constant interfacial cell with laminar flow. The effects of the stirring rate, temperature, extractant concentration, and pH on the extraction with mixtures of Cyanex272 and P507 have been studied. The results are compared with those of the system with Cyanex272 or P507 alone. It is concluded that the Yb(III) extraction rate is enhanced with mixtures extractant of Cyanex272 and P507 according to their values of the extraction rate constant, which is due to decreasing the activation energy of the mixtures. At the same time, the mixtures exhibits no synergistic effects for Y(III), which provides better possibilities for Yb(III) and Y(III) separations at a proper conditions than anyone alone. Moreover, thermodynamic extraction separation Yb(III) and Y(III) by the mixtures has been discussed, which agrees with kinetics results. Extraction rate equations have also been obtained, and through the approximate solutions of the flux equation, diffusion parameters and thickness of the diffusion film have been calculated.

Short Communication: effects of 2-hydroxy-4-(methylthio) butanoic acid isopropyl ester on milk production and composition of lactating Holstein dairy cows

Sixteen multiparous Holstein cows were used to determine the effects of 2-hydroxy-4-(methylthio) butanoic acid isopropyl ester (HMBi: 0 vs. 1.26 g/kg of total ration dry matter (DM) and dietary crude protein (CP) concentration [14.7% (low) vs. 16.9% (standard), DM basis] on milk yield and composition using a replicated 4 x 4 Latin square design experiment with 4-wk periods. Cows were fed ad libitum a total mixed ration with a 1: 1 forage-to-concentrate ratio (DM basis), and diets provided an estimated 6.71 and 1.86% lysine and methionine, respectively, in metabolizable protein for the low-protein diet and 6.74 and 1.82% in the standard protein diet. Dry matter intake, milk yield, and composition were measured during wk 4 of each period. There were no effects on DM intake, which averaged 24.7 kg/d. There was an interaction between dietary CP and HMBi for milk yield and 3.5% fat-corrected milk (FCM). Feeding HMBi decreased milk and FCM yield when fed with the low-CP diet but did not affect milk or FCM yield when fed with the standard CP diet. Feeding HMBi increased milk protein concentration regardless of diet CP concentration and increased milk protein yield when added to the standard CP diet but not the low-CP diet. The positive effect of HMBi on milk protein yield was only observed at the standard level of dietary CP, suggesting other factors limited the response to HMBi when dietary protein supply was restricted.

Combined Crystallographic and Solution Molecular Dynamics Study of Allosteric Effects in Ester and Ketone p-tert-Butylcalix[4]arene Derivatives and Their Complexes with Acetonitrile, Cd(II), and Pb(II)

We describe here a procedure to bridge the gap in the field of calixarene physicochemistry between solid-state atomic-resolution structural information and the liquid-state low-resolution thermodynamics and spectroscopic data. We use MD simulations to study the kinetics and energetics involved in the complexation of lower rim calix[4]arene derivatives (L), containing bidentate ester (1) and ketone (2) pendant groups, with acetonitrile molecule (MeCN) and Cd2+ and Pb2+ ions (M2+) in acetonitrile solution. On one hand, we found that the prior inclusion of MeCN into the calix to form a L(MeCN) adduct has only a weak effect in preorganizing the hydrophilic cavity toward metal ion binding. On the other hand, the strong ion-hydrophilic cavity interaction produces a wide open calix which enhances the binding of one MeCN molecule (allosteric effect) to stabilize the whole (M2+)1(MeCN) bifunctional complex. We reach two major conclusions: (i) the MD results for the (M2+)1(MeCN) binding are in close agreement with the ""endo"", fully encapsulated, metal complex found by X-ray diffraction and in vacuo MD calculations, and (ii) the MD structure for the more flexible 2 ligand, however, differs from the also endo solid-state molecule. In fact, it shows strong solvation effects at the calixarene lower bore by competing MeCN molecules that share the metal coordination sphere with the four C=O oxygens of an ""exo"" (M2+)2(MeCN) complex.