Biodegradation of the cyanobacterial toxin microcystin LR in natural water and biologically active slow sand filters

A bacterium (MJ-PV) previously demonstrated to degrade the cyanobacterial toxin microcystin LR, was investigated for bioremediation applications in natural water microcosms and biologically active slow sand filters. Enhanced degradation of microcystin LR was observed with inoculated (1 x 10(6) cell/mL) treatments of river water dosed with microcystin LR (> 80% degradation within 2 days) compared to uninoculated controls. Inoculation of MJ-PV at lower concentrations (1 x 10(2)-1 x 10(5)cells/mL) also demonstrated enhanced microcystin LR degradation over control treatments. Polymerase chain reactions (PCR) specifically targeting amplification of 16S rDNA of MJ-PV and the gene responsible for initial degradation of microcystin LR (mlrA) were successfully applied to monitor the presence of the bacterium in experimental trials. No amplified products indicative of an endemic MJ-PV population were observed in uninoculated treatments indicating other bacterial strains were active in degradation of microcystin LR, Pilot scale biologically active slow sand filters demonstrated degradation of microcystin LR irrespective of MJ-PV bacterial inoculation. PCR analysis detected the MJ-PV population at all locations within the sand filters where microcystin degradation was measured. Despite not observing enhanced degradation of microcystin LR in inoculated columns compared to uninoculated column, these studies demonstrate the effectiveness of a low-technology water treatment system like biologically active slow sand filters for removal of microcystins from reticulated water supplies. Crown Copyright (c) 2006 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

The spectral distribution of biologically active solar radiation at Miami, Florida, USA

The spectral distribution of solar radiation was studied under different sky conditions during a 15- month period in Miami, Florida (USA), and over a latitudinal gradient at solar maximum. Spectroradiometric scans were characterized for total irradiance (300- 3000 nm) and the relative energetic and photon contributions of the following wavelength regions: UV-B (300-320nm); UV-A (320-400nm); B (400-500rim); PAR (400-700 nm); R (600-700 nm); and FR (728- 732 rim). Notable results include: (i) significantly higher UV-A energy fluxes than currently in use for laboratory experiments involving the biological effects of this bandwidth (values ranged from 33.6 to 55.4 W/m 2 in Miami over the year); (ii) marked diurnal shifts in B:R and R:FR, with elevated R:FR values in early morning: (iii) a strong correlation between R: FR and atmospheric water content; and (iv) unusually high PAR values under direct sunlight with cloudy skies (2484 ~tmot/2 per s).

Development of nanostructured hydrogel for spatial and temporal controlled release of active compounds

L’utilisation de nanovecteurs pour la livraison contrôlée de principes actifs est un concept commun de nous jours. Les systèmes de livraison actuels présentent encore cependant des limites au niveau du taux de relargage des principes actifs ainsi que de la stabilité des transporteurs. Les systèmes composés à la fois de nanovecteurs (liposomes, microgels et nanogels) et d’hydrogels peuvent cependant permettre de résoudre ces problèmes. Dans cette étude, nous avons développé un système de livraison contrôlé se basant sur l’incorporation d’un nanovecteur dans une matrice hydrogel dans le but de combler les lacunes des systèmes se basant sur un vecteur uniquement. Une telle combinaison pourrait permettre un contrôle accru du relargage par stabilisation réciproque. Plus spécifiquement, nous avons développé un hydrogel structuré intégrant des liposomes, microgels et nanogels séparément chargés en principes actifs modèles potentiellement relargués de manière contrôlé. Ce contrôle a été obtenu par la modification de différents paramètres tels que la température ainsi que la composition et la concentration en nanovecteurs. Nous avons comparé la capacité de chargement et la cinétique de relargage de la sulforhodamine B et de la rhodamine 6G en utilisant des liposomes de DOPC et DPPC à différents ratios, des nanogels de chitosan/acide hyaluronique et des microgels de N-isopropylacrylamide (NIPAM) à différents ratios d’acide méthacrylique, incorporés dans un hydrogel modèle d’acrylamide. Les liposomes présentaient des capacités de chargement modérés avec un relargage prolongé sur plus de dix jours alors que les nanogels présentaient des capacités de chargement plus élevées mais une cinétique de relargage plus rapide avec un épuisement de la cargaison en deux jours. Comparativement, les microgels relarguaient complétement leur contenu en un jour. Malgré une cinétique de relargage plus rapide, les microgels ont démontré la possibilité de contrôler finement le chargement en principe actif. Ce contrôle peut être atteint par la modification des propriétés structurelles ou en changeant le milieu d’incubation, comme l’a montré la corrélation avec les isothermes de Langmuir. Chaque système développé a démontré un potentiel contrôle du taux de relargage, ce qui en fait des candidats pour des investigations futures.

Development of nanostructured hydrogel for spatial and temporal controlled release of active compounds

L’utilisation de nanovecteurs pour la livraison contrôlée de principes actifs est un concept commun de nous jours. Les systèmes de livraison actuels présentent encore cependant des limites au niveau du taux de relargage des principes actifs ainsi que de la stabilité des transporteurs. Les systèmes composés à la fois de nanovecteurs (liposomes, microgels et nanogels) et d’hydrogels peuvent cependant permettre de résoudre ces problèmes. Dans cette étude, nous avons développé un système de livraison contrôlé se basant sur l’incorporation d’un nanovecteur dans une matrice hydrogel dans le but de combler les lacunes des systèmes se basant sur un vecteur uniquement. Une telle combinaison pourrait permettre un contrôle accru du relargage par stabilisation réciproque. Plus spécifiquement, nous avons développé un hydrogel structuré intégrant des liposomes, microgels et nanogels séparément chargés en principes actifs modèles potentiellement relargués de manière contrôlé. Ce contrôle a été obtenu par la modification de différents paramètres tels que la température ainsi que la composition et la concentration en nanovecteurs. Nous avons comparé la capacité de chargement et la cinétique de relargage de la sulforhodamine B et de la rhodamine 6G en utilisant des liposomes de DOPC et DPPC à différents ratios, des nanogels de chitosan/acide hyaluronique et des microgels de N-isopropylacrylamide (NIPAM) à différents ratios d’acide méthacrylique, incorporés dans un hydrogel modèle d’acrylamide. Les liposomes présentaient des capacités de chargement modérés avec un relargage prolongé sur plus de dix jours alors que les nanogels présentaient des capacités de chargement plus élevées mais une cinétique de relargage plus rapide avec un épuisement de la cargaison en deux jours. Comparativement, les microgels relarguaient complétement leur contenu en un jour. Malgré une cinétique de relargage plus rapide, les microgels ont démontré la possibilité de contrôler finement le chargement en principe actif. Ce contrôle peut être atteint par la modification des propriétés structurelles ou en changeant le milieu d’incubation, comme l’a montré la corrélation avec les isothermes de Langmuir. Chaque système développé a démontré un potentiel contrôle du taux de relargage, ce qui en fait des candidats pour des investigations futures.

Sequential alcohol oxidation/putative homo Claisen-Tishchenko-type reaction to give esters: a key process in accessing novel biologically active lactone macrocycles

We report an efficient methodology for the direct oxidative esterification of primary alcohols to diether-esters using pyridinium chlorochromate (PCC). Numerous studies were carried out to probe the reaction mechanism and at the same time optimize the reaction conditions. The reaction could be conducted with 1 equivalent of PCC and 1 equivalent of BF3 center dot OEt2. Indications based on literature precedent were that the reaction may proceed via a sequential alcohol oxidation to the aldehyde followed by a putative Cr or boron catalyzed Claisen-Tishchenko-type reaction. Using this efficient methodology, we synthesized a family of novel diether-esters in very good yields; some of these molecules were subsequently tested against both acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BuChE). In addition, we also disclose a new synthetic strategy for the synthesis of lactam macrocycles with potential biological activity. This methodology included the regioselective borylation of the ester substrate and a subsequent Suzuki-Miyaura coupling to obtain the desired lactam macrocycle.

Kymmenen teollisesti merkittävän puulajin kuoriuutteiden mahdollisuudet tuholaistorjunnassa

Metsäteollisuudesta kertyy vuosittain suuria määriä ylijäämämateriaalia, kuten puun kuorta ja oksia.Ylimääräinen aines käytetään pääasiassa energiantuotantoon, mutta uusia soveltamismahdollisuuksia kaivataan. Kuoren on havaittu olevan potentiaalinen lähde monille bioaktiivisille yhdisteille, joille olisi käyttöä esimerkiksi lääke- ja kemianteollisuudessa sekä maa-, metsä- ja puutarhatuotannon tuholaistorjunnassa. Tutkimus on osa Euroopan Unionin rahoittamaa ForestSpeCs-projektia, jonka tarkoituksena on selvittää metsäteollisuuden ylijäämämateriaalien vaihtoehtoisia käyttötapoja. Valittujen kymmenen teollisesti merkittävän pohjoisen puulajin (Abies nephrolepis, Betula pendula, Larix decidua, L. gmelinii, L. sibirica, Picea abies, P. ajanensis, P. pumila, Pinus sylvestris, Populus tremula) kuoresta uutettujen aineiden soveltuvuutta syönninestoaineeksi testattiin kaaliperhosen (Pieris brassicae L.) ja krysanteemiyökkösen (Spodoptera littoralis Boisduval) toukilla sekä osittain sinappikuoriaisella (Phaedon cochloreae Fabricius) ja idänlehtikuoriaisella (Agelastica alni L.). Uutteet valmistettiin yhteistyössä projektin ryhmien avulla tai itsenäisesti erilaisin menetelmin. Testaukset tehtiin laboratorio-oloissa käyttäen lehtikiekkojen valintabiotestiä sekä karkeilla uutteilla että niistä erotelluilla yksittäisillä yhdisteillä. Tehdyistä mittauksista laskettiin syönninestoindeksit (FDI). Tulosten perusteella lähes kaikki testatut uutteet vaikuttivat ainakin jossain määrin kohdehyönteisen syöntikäyttäytymiseen. Hieman yli puolet kaaliperhosella testatuista 46 uutteesta aiheuttivat yli 50 % syönnineston eli kaaliperhonen suosi kontrollilehtiä uutteella käsiteltyjä todennäköisemmin. Krysanteemiyökkösellä yli 50 %:n syönnineston aiheuttivat vain seitsemän testatuista 56 uutteesta. Lisäksi kolme uutetta lisäsi käsiteltyjen kiekkojen syöntiä merkittävästi. Idänlehtikuoriaistoukat ja -aikuiset karttoivat erityisesti abietiinihapolla käsiteltyjä lehtiä. Sinappikuoriaisella testatut uutteet toimivat myös lupaavasti. Testattujen puulajien kuoresta on mahdollista uuttaa biologisesti aktiivisia yhdisteitä, mutta tuholaistorjunnan kannalta oikeiden pitoisuuksien ja tehokkaiden uuttomenetelmien löytäminen vaatii jatkotutkimuksia. Kuoren sisältämien yhdisteiden laatu ja määrä vaihtelevat monien tekijöiden, kuten ympäristön ja genetiikan vaikutuksesta. Hyönteisten sietokyky vaihtelee myös paljon lajeittain ja yksilöidenkin välillä on eroja. Uutteista valmistettavia torjunta-aineita olisi kuitenkin mahdollista sisällyttää esimerkiksi integroituun torjuntaan muiden menetelmien rinnalle tulevaisuudessa.

Chemical constituents from the whole plant of Euphorbia altotibetic

Four new jatrophane diterpenoids, altotibetin A (1), altotibetin B (2), altotibetin C (3), altotibetin D (4), and nine known compounds, beta-sitosterol, cycloart-23-ene-3beta,25-diol, cycloart-25-ene-3beta,24-diol, lupeol acetate, scopoletin, kaempferol, uracil, uridine, astragalin, and daucosterol have been isolated from the whole plant of Euphorbia altotibetic PAULS. Their structures were established by spectral methods, and the configurations of 1 and 2 were confirmed by X-ray analysis.

Fractionation and analysis of Artemisia capillaris Thunb. by affinity chromatography with human serum albumin as stationary phase

A method for the screening and analysis of biologically active compounds in traditional Chinese medicine is proposed. Affinity chromatography using a human serum albumin (HSA) stationary phase was applied to separate and analyze the bioactive compounds from Artemisia capillaris Thunb. Five major peaks and several minor peaks were resolved based on their affinity to HSA, two of them were identified as scoparone (SCO, 6,7-dimethoxycoumarin) and capillarisin (CAP). CAP shows a much higher affinity to HSA than SCO. The effects of acetonitrile concentration, eluent pH, phosphate concentration and temperature on the retention behaviors of several major active components were also investigated, and it was found that hydrophobicity and eluent pH play major roles in changing retention values. The results demonstrate that the affinity chromatography with a HSA stationary phase is an effective way for analyzing and screening biologically active compounds in traditional Chinese medicine. (C) 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Identification of three novel Phyllomedusa sauvagei dermaseptins (sVI-sVIII) by cloning from a skin secretion-derived cDNA library

The defensive skin secretions of many amphibians contain a wide spectrum of biologically active compounds, particularly antimicrobial peptides that act as a first line of defence against bacterial infection. Here we describe for the first time the identification of three novel dermaseptin-related peptides (dermaseptins sVI–sVIII) whose primary structures were deduced from cDNAs cloned from a library constructed from lyophilised skin secretion of the South American hylid frog, Phyllomedusa sauvagei. The molecular masses of each were subsequently confirmed by interrogation of archived LC/MS files of fractionated skin secretion followed by automated Edman degradation sequencing. The heterogeneity of primary structures encountered in amphibian skin antimicrobial peptides may in part be explained by individual variation—a factor essential for selective functional molecular evolution and perhaps, ultimately in speciation.

Hylaranins: prototypes of a new class of amphibian antimicrobial peptide from the skin secretion of the oriental broad-folded frog, Hylarana latouchii

Amphibian skin secretions contain a broad spectrum of biologically active compounds, particularly antimicrobial peptides, which are considered to constitute a first line of defence against bacterial infection. Here we describe the identification of two prototype peptides representing a novel structural class of antimicrobial peptide from the skin secretion of the oriental broad-folded frog, Hylarana latouchii. Named hylaranin-L1 (GVLSAFKNALPGIMKIIVamide) and hylaranin-L2 (GVLSVIKNALPGIMRFIAamide), both peptides consist of 18 amino acid residues, are C-terminally amidated and are of unique primary structures. Their primary structures were initially deduced by MS/MS fragmentation sequencing from reverse-phase HPLC fractions of skin secretion that demonstrated antimicrobial activity. Subsequently, their precursor-encoding cDNAs were cloned from a skin secretion-derived cDNA library and their primary structures were confirmed unequivocally. Synthetic replicates of both peptides exhibited broad-spectrum antimicrobial activity with mean inhibitory concentrations (MICs) of 34 µM against Gram-negative Escherichia coli, 4.3 µM against Gram-positive Staphylococcus aureus and 4–9 µM against the yeast, Candida albicans. Both peptides exhibited little haemolytic activity (<6 %) at the MICs for S. aureus and C. albicans. Amphibian skin secretions thus continue to provide novel antimicrobial peptide structures that may prove to be lead compounds in the design of new classes of anti-infection therapeutics.

Phosphorylated polyols, pyrophosphates, and derivatives thereof having biological activity

The present invention provides phosphorylated and pyrophosphate derivatives of polyols, and structural derivatives of these compounds, and provides pharmaceutical compositions comprising the same. The compounds and compositions disclosed herein have various biological activities, including for example, as allosteric effectors of hemoglobin and/or as kinase inhibitors. The present invention further provides methods for therapy in human or mammalian patients, and methods for synthesis of biologically active compounds and their intermediates.

Ecological and biotechnological potential of sponge microbiome

Marine sponges harbor microbial communities of immense ecological and biotechnological importance. Recently, they have been focus of heightened attention due to the wide range of biologically active compounds with potential application, particularly, in chemical, cosmetic and pharmaceutical industries. However, we still lack fundamental knowledge of their microbial ecology and biotechnological potential. The development of high-throughput sequencing technologies has given rise to a new range of tools that can help us explore the biotechnological potential of sponges with incredible detail. Metagenomics, in particular, has the power to revolutionize the production of bioactive compounds produced by unculturable microorganisms. It can offer the identification of biosynthetic genes or gene clusters that can be heterologously expressed on a cultivable and suitable host. This review focus on the exploration of the biotechnological potential of sponge-associated microorganisms, and integration of molecular approaches, whose increasing efficiency can play an essential role on achieving a sustainable source of natural products.

Stereoselective synthesis of 5-substituted pyrrolo[1,2-c]imidazol-3-ones. Access to aldosterone synthase inhibitors and chiral precatalysts

Compounds containing the pyrrolidine moiety are key substructures of compounds with biological activity and organocatalysts. In particular, annulated chiral pyrrolidines with alpha stereogenic centers have aldostereone synthase inhibition activity. In addition, 5-substituted pyrroloimidazol(in)ium salts precursors to N-heterocyclic carbene (NHC) precatalysts are rare due to a lack of convenient synthetic routes to access them. In this thesis is described a rapid synthesis of NHC precursors and a possible route to 5-substituted pyrroloimidazole biologically active compounds. The method involves the preparation of chiral saturated and achiral unsaturated pyrrolo[I,2- c]imidazol-3-ones from N-Cbz-protected t-Butyl proline carboxamide. The resulting starting materials may be used to prepare the target chiral annulated imidazol(in)ium products by a two-step sequence involving first stereoselective lithiation-substitution, followed by POCh induced salt formation.

Fractionation, chemical and toxicological characterization of tobacco smoke components

La fumée du tabac est un aérosol extrêmement complexe constitué de milliers de composés répartis entre la phase particulaire et la phase vapeur. Il a été démontré que les effets toxicologiques de cette fumée sont associés aux composés appartenant aux deux phases. Plusieurs composés biologiquement actifs ont été identifiés dans la fumée du tabac; cependant, il n’y a pas d’études démontrant la relation entre les réponses biologiques obtenues via les tests in vitro ou in vivo et les composés présents dans la fumée entière du tabac. Le but de la présente recherche est de développer des méthodes fiables et robustes de fractionnement de la fumée à l’aide de techniques de séparation analytique et de techniques de détection combinés à des essais in vitro toxicologiques. Une étude antérieure réalisée par nos collaborateurs a démontré que, suite à l’étude des produits de combustion de douze principaux composés du tabac, l’acide chlorogénique s’est avéré être le composé le plus cytotoxique selon les test in vitro du micronoyau. Ainsi, dans cette étude, une méthode par chromatographie préparative en phase liquide a été développée dans le but de fractionner les produits de combustion de l’acide chlorogénique. Les fractions des produits de combustion de l’acide chlorogénique ont ensuite été testées et les composés responsables de la toxicité de l’acide chlorogénique ont été identifiés. Le composé de la sous-fraction responsable en majeure partie de la cytoxicité a été identifié comme étant le catéchol, lequel fut confirmé par chromatographie en phase liquide/ spectrométrie de masse à temps de vol. Des études récentes ont démontré les effets toxicologiques de la fumée entière du tabac et l’implication spécifique de la phase vapeur. C’est pourquoi notre travail a ensuite été focalisé principalement à l’analyse de la fumée entière. La machine à fumer Borgwaldt RM20S® utilisée avec les chambres d’exposition cellulaire de British American Tobacco permettent l’étude in vitro de l’exposition de cellules à différentes concentrations de fumée entière du tabac. Les essais biologiques in vitro ont un degré élevé de variabilité, ainsi, il faut prendre en compte toutes les autres sources de variabilité pour évaluer avec précision la finalité toxicologique de ces essais; toutefois, la fiabilité de la génération de la fumée de la machine n’a jamais été évaluée jusqu’à maintenant. Nous avons donc déterminé la fiabilité de la génération et de la dilution (RSD entre 0,7 et 12 %) de la fumée en quantifiant la présence de deux gaz de référence (le CH4 par détection à ionisation de flamme et le CO par absorption infrarouge) et d’un composé de la phase particulaire, le solanesol (par chromatographie en phase liquide à haute performance). Ensuite, la relation entre la dose et la dilution des composés de la phase vapeur retrouvée dans la chambre d’exposition cellulaire a été caractérisée en utilisant une nouvelle technique d’extraction dite par HSSE (Headspace Stir Bar Sorptive Extraction) couplée à la chromatographie en phase liquide/ spectrométrie de masse. La répétabilité de la méthode a donné une valeur de RSD se situant entre 10 et 13 % pour cinq des composés de référence identifiés dans la phase vapeur de la fumée de cigarette. La réponse offrant la surface maximale d’aire sous la courbe a été obtenue en utilisant les conditions expérimentales suivantes : intervalle de temps d’exposition/ désorption de 10 0.5 min, température de désorption de 200°C pour 2 min et température de concentration cryogénique (cryofocussing) de -75°C. La précision de la dilution de la fumée est linéaire et est fonction de l’abondance des analytes ainsi que de la concentration (RSD de 6,2 à 17,2 %) avec des quantités de 6 à 450 ng pour les composés de référence. Ces résultats démontrent que la machine à fumer Borgwaldt RM20S® est un outil fiable pour générer et acheminer de façon répétitive et linéaire la fumée de cigarette aux cultures cellulaires in vitro. Notre approche consiste en l’élaboration d’une méthodologie permettant de travailler avec un composé unique du tabac, pouvant être appliqué à des échantillons plus complexes par la suite ; ex : la phase vapeur de la fumée de cigarette. La méthodologie ainsi développée peut potentiellement servir de méthode de standardisation pour l’évaluation d’instruments ou de l’identification de produits dans l’industrie de tabac.