Anthracene-tethered ruthenium(II) arene complexes as tools to visualize the cellular localization of putative organometallic anticancer compounds.

Anthracene derivatives of ruthenium(II) arene compounds with 1,3,5-triaza-7-phosphatricyclo[3.3.1.1]decane (pta) or a sugar phosphite ligand, viz., 3,5,6-bicyclophosphite-1,2-O-isopropylidene-α-d-glucofuranoside, were prepared in order to evaluate their anticancer properties compared to the parent compounds and to use them as models for intracellular visualization by fluorescence microscopy. Similar IC(50) values were obtained in cell proliferation assays, and similar levels of uptake and accumulation were also established. The X-ray structure of [{Ru(η(6)-C(6)H(5)CH(2)NHCO-anthracene)Cl(2)(pta)] is also reported.

Adding diversity to ruthenium (II)-arene anticancer (RAPTA) compounds via click chemistry: the influence of hydrophobic chains

The application of click chemistry to develop libraries of organometallic ruthenium-arene complexes with potential anticancer properties has been investigated. A series of ruthenium-imidazole-triazole complexes, with hydrophobic tails, were prepared from a common precursor via click chemistry. The tail could be attached to the ligand prior to coordination to the ruthenium complex were screened for cytotoxicity in tumourigenic and non-tumourigenic cell lines, and while the compounds were only moderately cytotoxic, good selectivity for tumourigenic cells were abserved.

Influence of the diketonato ligand on the cytotoxicities of [Ru(eta(6)-p-cymene)-(R(2)acac)(PTA)](+) complexes (PTA=1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane)

A series of compounds of general formula [Ru(eta(6)-p-cymene) (R(2)acac)(PTA)][X] (R(2)acac = Me(2)acac, tBu(2)acac, Ph(2)acac, Me(2)acac-Cl; PTA = 1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane; X = BPh4, BF4), and the precursor to the Me2acac-Cl derivative [Ru(eta(6)-p-cymene)(Me(2)acac-Cl)Cl], have been prepared and characterised spectroscopically. Five of the compounds have also been characterised in the solid state by X-ray crystallography. The tetrafluoroborate salts are water-soluble, quite resistant to hydrolysis, and have been evaluated for cytotoxicity against A549 lung carcinoma and A2780 human ovarian cancer cells. The compounds are cytotoxic towards the latter cell line, and relative activities are discussed in terms of hydrolysis (less important) and lipophilicity, which appears to exert the dominating influence.

In vivo measurement of tissue oxygenation by time-resolved luminescence spectroscopy: advantageous properties of dichlorotris(1, 10-phenanthroline)-ruthenium(II) hydrate.

Measuring tissue oxygenation in vivo is of interest in fundamental biological as well as medical applications. One minimally invasive approach to assess the oxygen partial pressure in tissue (pO2) is to measure the oxygen-dependent luminescence lifetime of molecular probes. The relation between tissue pO2 and the probes' luminescence lifetime is governed by the Stern-Volmer equation. Unfortunately, virtually all oxygen-sensitive probes based on this principle induce some degree of phototoxicity. For that reason, we studied the oxygen sensitivity and phototoxicity of dichlorotris(1, 10-phenanthroline)-ruthenium(II) hydrate [Ru(Phen)] using a dedicated optical fiber-based, time-resolved spectrometer in the chicken embryo chorioallantoic membrane. We demonstrated that, after intravenous injection, Ru(Phen)'s luminescence lifetime presents an easily detectable pO2 dependence at a low drug dose (1 mg∕kg) and low fluence (120 mJ∕cm2 at 470 nm). The phototoxic threshold was found to be at 10 J∕cm2 with the same wavelength and drug dose, i.e., about two orders of magnitude larger than the fluence necessary to perform a pO2 measurement. Finally, an illustrative application of this pO2 measurement approach in a hypoxic tumor environment is presented.

Antigen-secretory IgA immune complexes are retro-transported into mouse Peyer's patches: immunotargeting to dendritic cells

RÉSUMÉ Les plaques de Peyer (PP) représentent le site d'entrée majeur des pathogènes au niveau des muqueuses intestinales. Après avoir traversé la cellule M, l'antigène est pris en charge par les cellules dendritiques (DC) de la région sub-épithéliale du dôme des PP. Ces dernières activent une réponse immunitaire qui conduit à la production de l'IgA de sécrétion (SIgA), l'anticorps majeur au niveau muqueux. Des études précédentes dans notre laboratoire ont démontré qu'après administration de SIgA dans des anses intestinales de souris, les SIgA se lient spécifiquement aux cellules M, entrent dans les PP, et sont éventuellement internalisées par les DC. Le but de ce travail est de comprendre la relevance biologique de l'entrée des SIgA dans les PP et leur relevance physiologique dans l'homéostasie mucosale. Dans un premier temps, nous avons montré en utilisant une méthode de purification optimisée basée sur une isolation magnétique, que, en plus des DC myéloïdes (CD11c+/CD11b+) et des DC lymphoïdes (CD11c+/CD8+), les PP de souris contiennent un nouveau sous-type de DC exprimant les marqueurs CD11c et CD19. L'utilisation de la microscopie confocale nous a permis de démontrer que les DC myéloïdes internalisent des SIgA, contrairement aux DC lymphoïdes qui n'interagissent pas avec les SIgA, alors que le nouveau sous-type de DC exprimant CD19 lie les SIgA. En plus, nous avons démontré qu'aucune des DC de rate, de ganglion bronchique ou de ganglion inguinal interagit avec les SIgA. Dans le but d'explorer si les SIgA peuvent délivrer des antigènes aux DC des PP in vivo, nous avons administré des complexes immunitaires formés de Shigella flexneri complexées à des SIgA, dans des anses intestinales de souris. Nous avons observé une entrée dans les PP, suivie d'une migration vers les ganglions mésentériques drainants, contrairement aux Shigella flexneri seules, qui n'infectent pas la souris par la voie intestinale. Shigella flexneri délivrée par SIgA n'induit pas de destruction tissulaire au niveau de l'intestin. En plus de l'exclusion immunitaire, ces résultats suggèrent un nouveau rôle des SIgA, qui consiste à transporter des antigènes à l'intérieur des PP dans un contexte non-inflammatoire. RÉSUMÉ DESTINÉ À UN LARGE PUBLIC L'intestin a pour rôle principal d'absorber les nutriments digérés tout au long du tube digestif, et de les faire passer dans le compartiment intérieur sanguin. Du fait de son exposition chronique avec un monde extérieur constitué d'aliments et de bactéries, l'intestin est un endroit susceptible aux infections et a donc besoin d'empêcher l'entrée de microbes. Pour cela, l'intestin est tapissé de "casernes" appelées les plaques de Peyer, qui appartiennent à un système de défense appelé système immunitaire muqueux. Les plaques de Peyer sont composées de différents types de cellules, ayant pour rôle de contrôler l'entrée de microbes et de développer une réaction immunitaire lors d'infection. Cette réaction immunitaire contre les microbes (antigènes) débute par la prise en charge de l'antigène par des sentinelles, les cellules dendritiques. L'antigène est préparé de façon à être reconnu par d'autres cellules appelées lymphocytes T capables d'activer d'autres cellules, les lymphocytes B. La réaction immunitaire résulte dans la production par les lymphocytes B d'un anticorps spécifique appelé IgA de sécrétion (SIgA) au niveau de la lumière intestinale. De manière classique, le rôle de SIgA au niveau de la lumière intestinale consiste à enrober les microbes et donc exclure leur entrée dans le compartiment intérieur. Dans ce travail, nous avons découvert une nouvelle fonction des SIgA qui consiste à introduire des antigènes dans les plaques de Peyer, et de les diriger vers les cellules dendritiques. Sachant que les SIgA sont des anticorps qui ne déclenchent pas de réactions de défense violentes dites inflammatoires, l'entrée des antigènes via SIgA serait en faveur d'une défense intestinale maîtrisée sans qu'il y ait d'inflammation délétère. Ces résultats nous laissent supposer que l'entrée d'antigènes via SIgA pourrait conduire le système immunitaire muqueux à reconnaître ces antigènes de manière appropriée. Ce mécanisme pourrait expliquer les désordres immunitaires de types allergiques et maladies auto-immunitaires que l'on rencontre chez certaines personnes déficientes en IgA, chez qui cette lecture d'antigènes de manière correcte serait inadéquate. ABSTRACT Peyer's patches (PP) represent the primary site for uptake and presentation of ingested antigens in the intestine. Antigens are sampled by M cells, which pass them to underlying antigen-presenting cells including dendritic cells (DC). This leads to the induction of mucosal T cell response that is important for the production of secretory IgA (SIgA), the chief antibody at mucosal surfaces. Previous studies in the laboratory have shown that exogenous SIgA administrated into mouse intestinal loop binds specifically to M cells, enter into PP, and is eventually internalized by DC. The aim of this work is to understand the biological significance of the SIgA uptake by PP DC and its physiological relevance for mucosal homeostasis. As a first step, we have shown by using an optimized MACS method that, in addition to the CD11c+/CD11b+ (myeloid DC) and CD11c+/CD8+ (lymphoid DC) subtypes, mouse PP contain a novel DC subtype exhibiting both CD11c and CD19 markers. By using a combination of MACS isolation and confocal microscopy, we have demonstrated that in contrast to the lymphoid DC which do not interact with SIgA, the myeloid DC internalize SIgA, while the CD19+ subtype binds SIgA on its surface. Neither spleen DC, nor bronchial-lymph node DC, nor inguinal lymph node DC exhibit such a binding specificity. To test whether SIgA could deliver antigens to PP DC in vivo, we administered SIgA-Shigella flexneri immune complexes into mouse intestinal loop containing a PP. We found that (i) SIgA-Shigella flexneri immune complexes enter the PP and are internalized by sub-epithelial dome PP DC, in contrast to Shigella flexneri alone that does not penetrate the intestinal epithelia in mice, (ii) immune complexes migrate to the draining mesenteric lymph node, (iii) Shigella flexneri carried via SIgA do not induce intestinal tissue destruction. Our results suggest that in addition to immune exclusion, SIgA transports antigens back to the PP under non-inflammatory conditions.

Synthesis and anticancer activity of long-chain isonicotinic ester ligand-containing arene ruthenium complexes and nanoparticles

Arene ruthenium complexes containing long-chain N-ligands L1 = NC5H4-4-COO-C6H4-4-O-(CH2)9-CH3 or L2 = NC5H4-4-COO-(CH2)10-O-C6H4-4-COO-C6H4-4-C6H4-4-CN derived from isonicotinic acid, of the type [(arene)Ru(L)Cl2] (arene = C6H6, L = L1: 1; arene = p-MeC6H4Pr i , L = L1: 2; arene = C6Me6, L = L1: 3; arene = C6H6, L = L2: 4; arene = p-MeC6H4Pr i , L = L2: 5; arene = C6Me6, L = L2: 6) have been synthesized from the corresponding [(arene)RuCl2]2 precursor with the long-chain N-ligand L in dichloromethane. Ruthenium nanoparticles stabilized by L1 have been prepared by the solvent-free reduction of 1 with hydrogen or by reducing [(arene)Ru(H2O)3]SO4 in ethanol in the presence of L1 with hydrogen. These complexes and nanoparticles show a high anticancer activity towards human ovarian cell lines, the highest cytotoxicity being obtained for complex 2 (IC50 = 2 μM for A2780 and 7 μM for A2780cisR)

Cellular delivery of pyrenyl-arene ruthenium complexes by a water-soluble arene ruthenium metalla-cage.

Three pyrenyl-arene ruthenium complexes (M(1)-M(3)) of the general formula [Ru(η(6)-arene-pyrenyl)Cl(2)(pta)] (pta = 1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane) have been synthesised and characterised. Prior to the coordination to ruthenium, pyrene was connected to the arene ligand via an alkane chain containing different functional groups: ester (L(1)), ether (L(2)) and amide (L(3)), respectively. Furthermore, the pyrenyl moieties of the M(n) complexes were encapsulated within the hydrophobic cavity of the water soluble metalla-cage, [Ru(6)(η(6)-p-cymene)(6)(tpt)(2)(donq)(3)](6+) (tpt = 2,4,6-tri-(pyridin-4-yl)-1,3,5-triazine; donq = 5,8-dioxydo-1,4-naphthoquinonato), while the arene ruthenium end was pointing out of the cage, thus giving rise to the corresponding host-guest systems [M(n)⊂Ru(6)(η(6)-p-cymene)(6)(tpt)(2)(donq)(3)](6+) ([M(n)⊂cage](6+)). The antitumor activity of the pyrenyl-arene ruthenium complexes (M(n)) and the corresponding host-guest systems [M(n)⊂cage][CF(3)SO(3)](6) were evaluated in vitro in different types of human cancer cell lines (A549, A2780, A2780cisR, Me300 and HeLa). Complex M(2), which contains an ether group within the alkane chain, demonstrated at least a 10 times higher cytotoxicity than the reference compound [Ru(η(6)-p-cymene)Cl(2)(pta)] (RAPTA-C). All host-guest systems [M(n)⊂cage](6+) showed good anticancer activity with IC(50) values ranging from 2 to 8 μM after 72 h exposure. The fluorescence of the pyrenyl moiety allowed the monitoring of the cellular uptake and revealed an increase of uptake by a factor two of the M(2) complex when encapsulated in the metalla-cage [Ru(6)(η(6)-p-cymene)(6)(tpt)(2)(donq)(3)](6+).

Efficient photodynamic therapy of cancer using chemotherapeutic porphyrin-ruthenium metalla-cubes.

Two cationic octanuclear metalla-cubes [Ru(8)(η(6)-C(6)H(5)Me)(8)(tpp-H2)(2)(dhbq)(4)](8+) and [Ru(8)(η(6)-p-iPrC(6)H(4)Me)(8)(tpp-H2)(2)(dhbq)(4)](8+) were prepared and evaluated as dual photosensitizers and chemotherapeutics in cancer cells. In the dark, the complexes presented high cytotoxicity towards only melanoma and ovarian cancer cells. However, the complexes exhibited good phototoxicities toward all cancer cells (1μM concentration, LD(50)=2-7J/cm(2)), thus suggesting a dual synergistic effect with good properties of both the arene ruthenium chemotherapeutics and the porphyrin photosensitizers.

Visualization of RNA polymerase II ternary transcription complexes formed in vitro on a Xenopus laevis vitellogenin gene.

Stable ternary transcription complexes assembled in vitro, using a HeLa whole-cell extract, have been isolated and visualized by electron microscopy. The formation of these stable complexes on the DNA fragment used as template, the 5' end region of the Xenopus laevis vitellogenin gene B2, depends on factors present in the whole-cell extract, RNA polymerase II and at least two nucleotides. Interestingly, bending in the DNA fragment was frequently observed at the binding site of RNA polymerase II. Dinucleotides that can prime initiation within a short sequence of approximately 10 contiguous nucleotides centered around the initiation site used in vivo, also favour the formation of stable complexes. In addition, pre-initiation complexes were isolated and it was shown that factors in the extract involved in their formation are more abundant than the RNA polymerase II molecules available for binding. The possible implication of this observation relative to the in vivo situation is discussed.

Experimental approaches in the targeting of photodynamic therapeutics

RÉSUMÉ : Chez l'homme, le manque de sélectivité des agents thérapeutiques représente souvent une limitation pour le traitement des maladies. Le ciblage de ces agents pour un tissu défini pourrait augmenter leur sélectivité et ainsi diminuer les effets secondaires en comparaison d'agents qui s'accumuleraient dans tout le corps. Cela pourrait aussi améliorer l'efficacité des traitements en permettant d'avoir une concentration localisée plus importante. Le ciblage d'agents thérapeutiques est un champ de recherche très actif. Les stratégies sont généralement basées sur les différences entre cellules normales et malades. Ces différences peuvent porter soit sur l'expression des molécules à leurs surfaces comme des récepteurs ou des transporteurs, soit sur les activités enzymatiques exprimées. Le traitement thérapeutique choisi ici est la thérapie photodynamique et est déjà utilisé pour le traitement de certains cancers. Cette thérapie repose sur l'utilisation de molécules qui réagissent à la lumière, les photosensibilisants. Elles absorbent l'énergie lumineuse et réagissent avec l'oxygène pour former des radicaux toxiques pour les cellules. Les photosensibilisants utilisés ici sont de deux natures : (i) soit ils sont tétrapyroliques (comme les porphyrines et chlorines), c'est à dire qu'ils sont directement activables par la lumière ; (ii) soit ce sont des prodrogues de photosensibilisants comme l'acide 5aminolévulinique (ALA) qui est transformé dans la cellule en protoporphyrine IX photosensibilisante. Dans le but d'augmenter la sélectivité des photosensibilisants, nous avons utilisé deux stratégies différentes : (i) le photosensibilisant est modifié par le greffage d'un agent de ciblage ; (ii) le photosensibilisant est incorporé dans des structures moléculaires de quelques centaines de nanomètres. Les sucres et l'acide folique sont des agents de ciblage largement établis et ont été utilisés ici car leurs récepteurs sont surexprimés à la surface de nombreuses cellules malades. Ainsi, des dérivés sucres ou acide folique de l'ALA ont été synthétisés et évalués in vitro sur de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses. La stratégie utilisant l'acide folique est apparue incompatible avec l'utilisation de l'ALA puisque aucune photosensibilité n'a été induite par le composé. La stratégie utilisant les sucres a, par ailleurs, provoquée de bonnes photosensibilités mais pas d'augmentation de sélectivité. En parallèle, la combinaison entre les propriétés anticancéreuses des complexes métalliques au ruthénium avec les propriétés photosensibilisantes des porphyrines, a été évaluée. En effet, les thérapies combinées ont émergé il y a une dizaine d'années et représentent aujourd'hui de bonnes alternatives aux monothérapies classiques. Des ruthenium(I1)-arènes complexés avec la tetrapyridylporphyrine ont ainsi présenté de bonnes cytotoxicités et de bonnes phototoxicités pour des cellules de mélanomes. Des porphyrines ont aussi été compléxées avec des noyaux de diruthénium et ce type de dérivé a présenté de bonnes phototoxicités et une bonne sélectivité pour les cellules cancéreuses de l'appareil reproducteur féminin. L'incorporation de photosensibilisants tétrapyroliques a finalement été effectuée en utilisant des nanoparticules (NP) biocompatibles composées de chitosan et de hyaluronate. L'effet de ces NP a été évalué pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde (PR). Les NP ont d'abord été testées in vitro avec des macrophages de souris et les résultats ont mis en évidence de bonnes sélectivités et photosensibilités pour ces cellules. In vivo chez un modèle marin de la PR, l'utilisation de ces NP a révélé un plus grand temps de résidence des NP dans le genou de la souris en comparaison du temps obtenu avec le photosensibilisant seul. Le traitement par PDT a aussi démontré une bonne efficacité par ailleurs égale à celle obtenue avec les corticoïdes utilisés en clinique. Pour finir, les NP ont aussi démontré une bonne efficacité sur les myelomonocytes phagocytaires humains et sur les cellules contenues dans le liquide synovial de patients présentant une PR. Tous ces résultats suggèrent que les deux stratégies de ciblage peuvent être efficaces pour les agents thérapeutiques. Afm d'obtenir de bons résultats, il est toutefois nécessaire de réaliser une analyse minutieuse de la cible et du mode d'action de l'agent thérapeutique. Concernant les perspectives, la combinaison des deux stratégies c'est à dire incorporer des agents thérapeutiques dans des nanostructures porteuses d'agents de ciblage, représente probablement une solution très prometteuse. SUMMARY : In humans, the lack of selectivity of drugs and their high effective concentrations often represent limitations for the treatment of diseases. Targeting the therapeutical agents to a defined tissue could enhance their selectivity and then diminish their side effects when compared to drugs that accumulate in the entire body and could also improve treatment efûciency by allowing a localized high concentration of the agents. Targeting therapeutics to defined cells in human pathologies is a main challenge and a very active field of research. Strategies are generally based on the different behaviors and patterns of expression of diseased cells compared to normal cells such as receptors, proteases or trans-membrane carriers. The therapeutic treatment chosen here is the photodynamic therapy and is already used in the treatment of many cancers. This therapy relies on the administration of a photosensitizer (PS) which will under light, react with oxygen and induce formation of reactive oxygen species which are toxic for cells. The PSs used here are either tetrapyrolic (i. e. porphyries and chlorins) or prodrugs of PS (5-aminolevulinic acid precursor of the endogenous protoporphyrin Imo. In order to improve PS internalization and selectivity, we have used two different strategies: the modification of the PSs with diseased cell-targeting agents as well as their encapsulation into nanostructures. Sugars and folic acid are well established as targeting entities for diseased cells and were used here since their transporters are overexpressed on the surface of many cancer cells. Therefore sugar- and folic acid-derivatives of 5-aminolevulinic acid (ALA) were synthesized and evaluated in vitro in several cancer cell lines. The folic acid strategy appeared to be incompatible with ALA since no photosensitivity was induced while the strategy with sugars induced good photosensitivites but no increase of selectivity. Alternatively, the feasibility of combining the antineoplastic properties of ruthenium complexes with the porphyrin's photosensitizing properties, was evaluated since combined therapies have emerged as good alternatives to classical treatments. Tetrapyridylporphyrins complexed to ruthenium (I17 arenes presented good cytotoxicities and good phototoxicities toward melanoma cells. Porphyries were also complexed to diruthenium cores and this type of compound presented good phototoxicities and good selectivity for female reproductive cancer cells. The encapsulation of tetrapyrolic PSs was finally investigated using biocompatible nanogels composed of chitosan and hyaluronate. The behavior of these nanoparticles was evaluated for the treatment of rheumatoid arthritis (RA). They were first tested in vitro in mouse macrophages and results revealed good selectivities and phototoxicities toward these cells. In vivo in mice model of RA, the use of such nanoparticles instead of free PS showed longer time of residence in mice knees. Photodynamic protocols also demonstrated good efficiency of the treatment comparable to the corticoid injection used in the clinic. Finally our system was also efficient in human cells using phagocytic myelomonocytes or using cells of synovial fluids taken from patients with RA. Altogether, these results revealed that both strategies of modification or encapsulation of drugs can be successful in the targeting of diseased cells. However, a careful analysis of the target and of the mode of action of the drug, are needed in order to obtain good results. Looking ahead to the future, the combination of the two strategies (i.e. drugs loaded into nanostructures bearing the targeting agents) would represent probably the best solution.

Molecular characterization of signalling complexes involved in G-protein coupled receptor-induced cardiac hypertrophy

In response to pathological stresses, the heart undergoes a remodelling process associated with cardiac hypertrophy. Since sustained hypertrophy can progress to heart failure, there is an intense investigation about the intracellular signalling pathways that control cardiomyocyte growth. Accumulating evidence has demonstrated that most stimuli known to initiate pathological changes associated with the development of cardiac hypertrophy activate G protein-coupled receptors (GPCRs) including the αl-adrenergic- (αl-AR), Angiotensin II- (AT-R) and endothelin-1- (ET-R) receptors. In this context, we have previously identified a cardiac scaffolding protein, called AKAP-Lbc (Α-kinase anchoring protein), with an intrinsic Rho specific guanine nucleotide exchange factor activity, that plays a key role in integrating and transducing hypertrophic signals initiated by these GPCRs (Appert-Collin, Cotecchia et al. 2007). Activated RhoA controls the transcriptional activation of genes involved in cardiomyocyte hypertrophy through signalling pathways that remain to be characterized. Here, we identified the nuclear factor-Kappa Β (NF-κΒ) activating kinase ΙΚΚβ as a novel AKAP-Lbc interacting protein. This raises the hypothesis that AKAP-Lbc might promote cardiomyocyte growth by maintaining a signalling complex that promotes the activation of the pro-hypertrophic transcription factor NF-κΒ. In fact, the activation of NF- κΒ-dependent transcription has been detected in numerous disease contexts, including hypertrophy, ischemia/reperfusion injury, myocardial infarction, allograft rejection, myocarditis, apoptosis, and more (Hall, Hasday et al. 2006). While it is known by more than a decade that NF-κΒ is a critical mediator of cardiac hypertrophy, it is currently poorly understood how pro-hypertrophic signals controlling NF-κΒ transcriptional activity are integrated and coordinated within cardiomyocytes. In this study, we show that AKAP-Lbc and ΙΚΚβ form a transduction complex in cardiomyocytes that couples activation of αl-ARs to NF-κB-mediated transcriptional reprogramming events associated with cardiomyocyte hypertrophy. In particular, we can show that activation of ΙΚΚβ within the AKAP-Lbc complex promotes NF-κB-dependent production of interleukine-6 (IL-6), which, in turn, enhances foetal gene expression. These findings indicate that the AKAP-Lbc/ΙΚΚβ complex is critical for selectively directing catecholamine signals to the induction of cardiomyocyte hypertrophy.

A dynamic view of hepatitis C virus replication complexes.

Hepatitis C virus (HCV) replicates its genome in a membrane-associated replication complex (RC). Specific membrane alterations, designated membranous webs, represent predominant sites of HCV RNA replication. The principles governing HCV RC and membranous web formation are poorly understood. Here, we used replicons harboring a green fluorescent protein (GFP) insertion in nonstructural protein 5A (NS5A) to study HCV RCs in live cells. Two distinct patterns of NS5A-GFP were observed. (i) Large structures, representing membranous webs, showed restricted motility, were stable over many hours, were partitioned among daughter cells during cell division, and displayed a static internal architecture without detectable exchange of NS5A-GFP. (ii) In contrast, small structures, presumably representing small RCs, showed fast, saltatory movements over long distances. Both populations were associated with endoplasmic reticulum (ER) tubules, but only small RCs showed ER-independent, microtubule (MT)-dependent transport. We suggest that this MT-dependent transport sustains two distinct RC populations, which are both required during the HCV life cycle.

Photoactive sawhorse-type diruthenium tetracarbonyl complexes

Sawhorse-type diruthenium tetracarbonyl complexes incorporating carboxyphenyl porphyrin bridges and pyridine axial ligands have been prepared, characterized and evaluated as potential photosensitizing and chemotherapeutic agents in several human cancer cells (A2780, A549, Me300, HeLa). The mono carboxyphenyl porphyrin derivatives, 5-(4-carboxyphenyl)-10,15,20-triphenyl-21,23H-porphyrin (HOOCR1-H2) and 5-(4-carboxyphenyl)-10,15,20-triphenylporphyrin-Zn (HOOCR1-Zn), after reaction with Ru-3(CO)(12) and pyridine, give the dinuclear complexes [Ru-2(CO)(4)(OOCR1-H2)(2)(NC5H5)(2)] (1) and [Ru-2(CO)(4)-(OOCR1-Zn)(2)(NC5H5)(2)] (2), respectively. Under the same reaction conditions, the di-carboxyphenyl porphyrin derivatives, 5,10-di(4-carboxyphenyl)-15,20-diphenyl-21,23H-porphyrin (HOOCR2-H2COOH) and 5,10-di(4-carboxyphenyl)-15,20-diphenylporphyrin-Zn (HOOCR2-ZnCOOH), give rise to the tetranuclear complexes, [{Ru-2(CO)(4)(NC5H5)(2)}(2)(OOCR2-H2COO)(2)] (3) and [{Ru-2(CO)(4)(NC5H5)(2! )}(2)(OOCR2-ZnCOO)(2)] (4), in which two sawhorse diruthenium tetracarbonyl units are linked by the di-carboxyphenyl porphyrin ligands. When tested in human cancer cell lines, both Zn(II) metallo-porphyrin derivatives 2 and 4 and the tetranuclear derivative 3 show some degree of cytotoxicity in the dark, but seem to present no phototoxicity upon irradiation at 652 nm. These results demonstrate the effect of the Zn(II) ion insertion into the porphyrin core, resulting in increased cytotoxicity and decreased phototoxicity. On the other hand, complex 1, the less cytotoxic derivative with IC50 > 170 mu M in HeLa cervix and A2780 ovarian cancer cell lines, shows an excellent phototoxicity toward these cancer cell lines with LD50 comprised between 4.5 and 7.5 J/cm(2) (irradiance 30 mW/cm(2)) at 5 mu M concentration (incubation time: 24 h). Overall, an excellent ratio between photo-and cytotoxicity has been found for the metal-free porphyrin derivative [Ru-2(CO)(4)(OOCR1-H2)(2)(! NC5H5)(2)] (1).

Catalytic and anticancer activities of sawhorse-type diruthenium tetracarbonyl complexes derived from fluorinated fatty acids

The reaction of fluorinated fatty acids, perfluorobutyric acid (C3F7CO2H), and perfluorododecanoic acid (C11F23CO2H), with dodecacarbonyltriruthenium (Ru-3(CO)(12)) under reflux in tetrahydrofuran, followed by addition of two-electron donors (L) such as pyridine, 1,3,5-triaza-7-phosphatricyclo[3.3.1.1]decane, or triphenylphosphine, gives stable diruthenium complexes Ru-2(CO)(4)((2)-(2)-O2CC3F7)(2)(L)(2) (1a, L=C5H5N; 1b, L=PTA; 1c, L=PPh3) and Ru-2(CO)(4)((2)-(2)-O2CC11F23)(2)(L)(2) (2a, L=C5H5N; 2b, L=PTA; 2c, L=PPh3). The catalytic activity of the complexes for hydrogenation of styrene under supercritical carbon dioxide has been assessed and compared to the analogous triphenylphosphine complexes with non-fluorinated carboxylato groups Ru-2(CO)(4)((2)-(2)-O2CC3H7)(2)(PPh3)(2) (3) and Ru-2(CO)(4)((2)-(2)-O2CC11H23)(2)(PPh3)(2) (4). In addition, the cytotoxicities of the fluorinated complexes 1 were also evaluated on several human cancer cell lines (A2780, A549, Me300, HeLa). The complexes appear to be moderately cytotoxic, showing greater activity on the Me300 melanoma cells. Single-crystal X-ray structure analyses of 1a and 3 show the typical sawhorse-type arrangement of the diruthenium tetracarbonyl backbone with two bridging carboxylates and two terminal ligands occupying the axial positions.

Analysis of CD4+ and CD8+ T cells by defined MHC-peptide complexes

MHC class II-peptide multimers are important tools for the detection, enumeration and isolation of antigen-specific CD4+ Τ cells. However, their erratic and often poor performance impeded their broad application and thus in-depth analysis of key aspects of antigen-specific CD4+ Τ cell responses. In the first part of this thesis we demonstrate that a major cause for poor MHC class II tetramer staining performance is incomplete peptide loading on MHC molecules. We observed that peptide binding affinity for "empty" MHC class II molecules poorly correlates with peptide loading efficacy. Addition of a His-tag or desthiobiotin (DTB) at the peptide N-terminus allowed us to isolate "immunopure" MHC class II-peptide monomers by affinity chromatography; this significantly, often dramatically, improved tetramer staining of antigen-specific CD4+ Τ cells. Insertion of a photosensitive amino acid between the tag and the peptide, permitted removal of the tag from "immunopure" MHC class II-peptide complex by UV irradiation, and hence elimination of its potential interference with TCR and/or MHC binding. Moreover, to improve loading of self and tumor antigen- derived peptides onto "empty" MHC II molecules, we first loaded these with a photocleavable variant of the influenza A hemagglutinin peptide HA306-318 and subsequently exchanged it with a poorly loading peptide (e.g. NY-ESO-1119-143) upon photolysis of the conditional ligand. Finally, we established a novel type of MHC class II multimers built on reversible chelate formation between 2xHis-tagged MHC molecules and a fluorescent nitrilotriacetic acid (NTA)-containing scaffold. Staining of antigen-specific CD4+ Τ cells with "NTAmers" is fully reversible and allows gentle cell sorting. In the second part of the thesis we investigated the role of the CD8α transmembrane domain (TMD) for CD8 coreceptor function. The sequence of the CD8α TMD, but not the CD8β TMD, is highly conserved and homodimerizes efficiently. We replaced the CD8α TMD with the one of the interleukin-2 receptor a chain (CD8αTac) and thus ablated CD8α TMD interactions. We observed that ΤΙ Τ cell hybridomas expressing CD8αTacβ exhibited severely impaired intracellular calcium flux, IL-2 responses and Kd/PbCS(ABA) P255A tetramer binding. By means of fluorescence resonance energy transfer experiments (FRET) we established that CD8αTacβ associated with TCR:CD3 considerably less efficiently than CD8αβ, both in the presence and the absence of Kd/PbCS(ABA) complexes. Moreover, we observed that CD8αTacβ partitioned substantially less in lipid rafts, and related to this, associated less efficiently with p56Lck (Lck), a Src kinase that plays key roles in TCR proximal signaling. Our results support the view that the CD8α TMD promotes the formation of CD8αβP-CD8αβ dimers on cell surfaces. Because these contain two CD8β chains and that CD8β, unlike CD8α, mediates association of CD8 with TCR:CD3 as well as with lipid rafts and hence with Lck, we propose that the CD8αTMD plays an important and hitherto unrecognized role for CD8 coreceptor function, namely by promoting CD8αβ dimer formation. We discuss what implications this might have on TCR oligomerization and TCR signaling. - Les multimères de complexes MHC classe II-peptide sont des outils importants pour la détection, le dénombrement et l'isolation des cellules Τ CD4+ spécifiques pour un antigène d'intérêt. Cependant, leur performance erratique et souvent inadéquate a empêché leur utilisation généralisée, limitant ainsi l'analyse des aspects clés des réponses des lymphocytes Τ CD4+. Dans la première partie de cette thèse, nous montrons que la cause principale de la faible efficacité des multimères de complexes MHC classe II-peptide est le chargement incomplet des molécules MHC par des peptides. Nous montrons également que l'affinité du peptide pour la molécule MHC classe II "vide" n'est pas nécessairement liée au degré du chargement. Grâce à l'introduction d'une étiquette d'histidines (His-tag) ou d'une molécule de desthiobiotine à l'extrémité N-terminale du peptide, des monomères MHC classe II- peptide dits "immunopures" ont pu être isolés par chromatographic d'affinité. Ceci a permis d'améliorer significativement et souvent de façon spectaculaire, le marquage des cellules Τ CD4+ spécifiques pour un antigène d'intérêt. L'insertion d'un acide aminé photosensible entre l'étiquette et le peptide a permis la suppression de l'étiquette du complexe MHC classe- Il peptide "immunopure" par irradiation aux UV, éliminant ainsi de potentielles interférences de liaison au TCR et/ou au MHC. De plus, afin d'améliorer le chargement des molécules MHC classe II "vides" avec des peptides dérivés d'auto-antigènes ou d'antigènes tumoraux, nous avons tout d'abord chargé les molécules MHC "vides" avec un analogue peptidique photoclivable issu du peptide HA306-318 de l'hémagglutinine de la grippe de type A, puis, sous condition de photolyse, nous l'avons échangé avec de peptides à chargement faible (p.ex. NY-ESO-1119-143). Finalement, nous avons construit un nouveau type de multimère réversible, appelé "NTAmère", basé sur la formation chélatante reversible entre les molécules MHC-peptide étiquettés par 2xHis et un support fluorescent contenant des acides nitrilotriacetiques (NTA). Le marquage des cellules Τ CD4+ spécifiques pour un antigène d'intérêt avec les "NTAmères" est pleinement réversible et permet également un tri cellulaire plus doux. Dans la deuxième partie de cette thèse nous avons étudié le rôle du domaine transmembranaire (TMD) du CD8α pour la fonction coréceptrice du CD8. La séquence du TMD du CD8α, mais pas celle du TMD du CD8β, est hautement conservée et permet une homodimérisation efficace. Nous avons remplacé le TMD du CD8α avec celui de la chaîne α du récepteur à l'IL-2 (CD8αTac), éliminant ainsi les interactions du TMD du CD8α. Nous avons montré que les cellules des hybridomes Τ T1 exprimant le CD8αTacβ présentaient une atteinte sévère du flux du calcium intracellulaire, des réponses d'IL-2 et de la liaison des tétramères Kd/PbCS(ABA) P255A. Grâce aux expériences de transfert d'énergie entre molécules fluorescentes (FRET), nous avons montré que l'association du CD8αTacβ avec le TCR:CD3 est considérablement moins efficace qu'avec le CD8αβ, et ceci aussi bien en présence qu'en absence de complexes Kd/PbCS(ABA). De plus, nous avons observé que le CD8αTacβ se distribuait beaucoup moins bien dans les radeaux lipidiques, engendrant ainsi, une association moins efficace avec p56Lck (Lck), une kinase de la famille Src qui joue un rôle clé dans la signalisation proximale du TCR. Nos résultats soutiennent l'hypothèse que le TMD du CD8αβ favorise la formation des dimères de CD8αβ à la surface des cellules. Parce que ces derniers contiennent deux chaînes CD8β et que CD8β, contrairement à CD8α, favorise l'association du CD8 au TCR:CD3 aussi bien qu'aux radeaux lipidiques et par conséquent à Lck, nous proposons que le TMD du CD8α joue un rôle important, jusqu'alors inconnu, pour la fonction coreceptrice du CD8, en encourageant la formation des dimères CD8αβ. Nous discutons des implications possibles sur l'oligomerisation du TCR et la signalisation du TCR.