αα'-trehalose 6,6'-dibehenate in non-phospholipid-based liposomes enables direct interaction with trehalose, offering stability during freeze-drying

Trehalose is a well known protector of biostructures like liposomes and proteins during freeze-drying, but still today there is a big debate regarding its mechanism of action. In previous experiments we have shown that trehalose is able to protect a non-phospholipid-based liposomal adjuvant (designated CAF01) composed of the cationic dimethyldioctadecylammonium (DDA) and trehalose 6,6-dibehenate (TDB) during freeze-drying [D. Christensen, C. Foged, I. Rosenkrands, H.M. Nielsen, P. Andersen, E.M. Agger, Trehalose preserves DDA/TDB liposomes and their adjuvant effect during freeze-drying, Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 1768 (2007) 2120-2129]. Furthermore it was seen that TDB is required for the stabilizing effect of trehalose. Herein, we show using the Langmuir-Blodgett technique that a high concentration of TDB present at the water-lipid interface results in a surface pressure around 67 mN/m as compared to that of pure DDA which is approximately 47 mN/m in the compressed state. This indicates that the attractive forces between the trehalose head group of TDB and water are greater than those between the quaternary ammonium head group of DDA and water. Furthermore, addition of trehalose to a DDA monolayer containing small amounts of TDB also increases the surface pressure, which is not observed in the absence of TDB. This suggests that even small amounts of trehalose groups on TDB present at the water-lipid interface associate free trehalose to the liposome surface, presumably by hydrogen bonding between the trehalose head groups of TDB and the free trehalose molecules. Hence, for CAF01 the TDB component not only stabilizes the cationic liposomes and enhances the immune response but also facilitates the cryo-/lyoprotection by trehalose through direct interaction with the head group of TDB. Furthermore the results indicate that direct interaction with liposome surfaces is necessary for trehalose to enable protection during freeze-drying.

Analysis of tissue transglutaminase function in the migration of Swiss 3T3 fibroblasts:the active-state conformation of the enzyme does not affect cell motility but is important for its secretion

Increasing evidence suggests that tissue transglutaminase (tTGase; type II) is externalized from cells, where it may play a key role in cell attachment and spreading and in the stabilization of the extracellular matrix (ECM) through protein cross-linking. However, the relationship between these different functions and the enzyme's mechanism of secretion is not fully understood. We have investigated the role of tTGase in cell migration using two stably transfected fibroblast cell lines in which expression of tTGase in its active and inactive (C277S mutant) states is inducible through the tetracycline-regulated system. Cells overexpressing both forms of tTGase showed increased cell attachment and decreased cell migration on fibronectin. Both forms of the enzyme could be detected on the cell surface, but only the clone overexpressing catalytically active tTGase deposited the enzyme into the ECM and cell growth medium. Cells overexpressing the inactive form of tTGase did not deposit the enzyme into the ECM or secrete it into the cell culture medium. Similar results were obtained when cells were transfected with tTGase mutated at Tyr(274) (Y274A), the proposed site for the cis,trans peptide bond, suggesting that tTGase activity and/or its tertiary conformation dependent on this bond may be essential for its externalization mechanism. These results indicate that tTGase regulates cell motility as a novel cell-surface adhesion protein rather than as a matrix-cross-linking enzyme. They also provide further important insights into the mechanism of externalization of the enzyme into the extracellular matrix.

Self-assembly of trehalose molecules on a lysozyme surface: the broken glass hypothesis

To help understand how sugar interactions with proteins stabilise biomolecular structures, we compare the three main hypotheses for the phenomenon with the results of long molecular dynamics simulations on lysozyme in aqueous trehalose solution (0.75 M). We show that the water replacement and water entrapment hypotheses need not be mutually exclusive, because the trehalose molecules assemble in distinctive clusters on the surface of the protein. The flexibility of the protein backbone is reduced under the sugar patches supporting earlier findings that link reduced flexibility of the protein with its higher stability. The results explain the apparent contradiction between different experimental and theoretical results for trehalose effects on proteins.

Characterization of cationic liposomes based on dimethyldioctadecylammonium and synthetic cord factor from M. tuberculosis (trehalose 6,6′- dibehenate) - A novel adjuvant inducing both strong CMI and antibody responses:a novel adjuvant inducing both strong CMI and antibody responses

Incorporation of the glycolipid trehalose 6,6′-dibehenate (TDB) into cationic liposomes composed of the quaternary ammonium compound dimethyldioctadecylammonium (DDA) produce an adjuvant system which induces a powerful cell-mediated immune response and a strong antibody response, desirable for a high number of disease targets. We have used differential scanning calorimetry (DSC) to investigate the effect of TDB on the gel-fluid phase transition of DDA liposomes and to demonstrate that TDB is incorporated into DDA liposome bilayers. Transmission Electron Microscopy (TEM) and cryo-TEM confirmed that liposomes were formed when a lipid film of DDA containing small amounts of TDB was hydrated in an aqueous buffer solution at physiological pH. Furthermore, time development of particle size and zeta potential of DDA liposomes incorporating TDB during storage at 4°C and 25°C, indicates that TDB effectively stabilizes the DDA liposomes. Immunization of mice with the mycobacterial fusion protein Ag85B-ESAT-6 in DDA-TDB liposomes induced a strong, specific Th1 type immune response characterized by substantial production of the interferon-γ cytokine and high levels of IgG2b isotype antibodies. The lymphocyte subset releasing the interferon-γ was identified as CD4 T cells.

Measurement of carotenoid levels in human serum and a catalog of the lutein conformation populations from semi-empirical calculations

Lutein is a principal constituent of the human macular pigment. This study is composed of two projects. The first studies the conformational geometries of lutein and its potential adaptability in biological systems. The second is a study of the response of human subjects to lutein supplements. Using semi-empirical parametric method 3 (PM3) and density functional theory with the B3LYP/6-31G* basis set, the relative energies of s- cis conformers of lutein were determined. All 512 s-cis conformers were calculated with PM3. A smaller, representative group was also studied using density functional theory. PM3 results were correlated systematically to B3LYP values and this enables the results to be calibrated. The relative energies of the conformers range from 1-30 kcal/mole, and many are dynamically accessible at normal temperatures. Four commercial formulations containing lutein were studied. The serum and macular pigment (MP) responses of human subjects to these lutein supplements with doses of 9 or 20 mg/day were measured, relative to a placebo, over a six month period. In each instance, lutein levels in serum increased and correlated with MP increases. The results demonstrate that responses are significantly dependent upon formulation and that components other than lutein have an important influence serum response.

Vanadate conformation variations in vanadium pentoxide nanostructures

We report the comparative structural-vibrational study of nanostructures of nanourchins, nanotubes, and nanorods of vanadium oxide. The tube walls comprise layers of vanadium oxide with the organic surfactant intercalated between atomic layers. Both Raman scattering and infrared spectroscopies showed that the structure of nanourchins, nanotubes, and nanorods of vanadium oxide nanocomposite are strongly dependent on the valency of the vanadium, its associated interactions with the organic surfactant template, and on the packing mechanism and arrangement of the surfactant between vanadate layers. Accurate assignment of the vibrational modes to the V-O coordinations has allowed their comparative classification and relation to atomic layer structure. Although all structures are formed from the same precursor, differences in vanadate conformations due to the hydrothermal treatment and surfactant type result in variable degrees of crystalline order in the final nanostructure. The nanotube-containing nanourchins contain vanadate layers in the nanotubes that are in a distorted γ- V5+ conformation, whereas the the nanorods, by comparison, show evidence for V5+ and V4+ species-containing ordered VOx lamina.

Rôle de la conformation des glycoprotéines de l’enveloppe du VIH-1 dans la réponse cytotoxique cellulaire dépendante des anticorps et impact des protéines virales Nef et Vpu

Alors que d’énormes efforts sont mis de l’avant pour mettre en place des stratégies thérapeutiques contre l’infection au VIH-1, il est nécessaire de mieux cerner les déterminants viraux qui aideront à l’efficacité de celles-ci. En ce sens, une volumineuse littérature scientifique suggère que les anticorps contre le VIH-1 possédant une capacité à induire une réponse effectrice dépendante de leur portion Fc puissent jouer un rôle important dans la prévention de l’infection et dans la progression de la maladie. Cependant, peu d’information est disponible concernant les déterminants reconnus par ces anticorps et comment le virus s’en protège. Le but des travaux présentés dans cette thèse est donc d’élucider les mécanismes viraux contrôlant la reconnaissance des cellules infectées par ces anticorps capables d’induire une réponse effectrice. De par les corrélats de protection identifiés au cours de l’essai vaccinal RV144, les travaux présentés ici se concentrent sur la réponse cytotoxique dépendante des anticorps (ADCC), puisqu’il s’agit d’une réponse effectrice suggérée pour avoir joué un rôle dans la protection observée dans le RV144, seul essai vaccinal anti-VIH à avoir démontré un certain degré de protection. De plus, plusieurs anticorps capables d’induire cette réponse contre le VIH sont connus pour reconnaître les glycoprotéines de surface du virus (Env) dans une conformation dite ouverte, c’est-à-dire la conformation adoptée lors de la liaison d’Env avec son récepteur CD4 (épitopes CD4i). Nous avons mis au point deux techniques in vitro permettant d’étudier ces changements de conformation ainsi que leur impact sur la réponse ADCC. Les techniques mises au point, un ÉLISA sur base cellulaire pour mesurer les changements de conformation d’Env ainsi que la mesure de la réponse ADCC par cytométrie en flux, nous ont permis de démontrer comment le virus empêche l’exposition des épitopes d’Env CD4i. L’activité simultanée des protéines accessoires virales Nef et Vpu sur le retrait du récepteur CD4 de la surface des cellules infectées et l’inhibition du facteur de restriction Tétherine / BST-2 par Vpu contrôlent à la fois les niveaux d’Env et de CD4 à la surface cellulaire et donc modulent l’interaction Env-CD4 et ultimement la susceptibilité à la réponse ADCC contre les épitopes CD4i reconnus par des anticorps hautement prévalents lors de l’infection au VIH. Également, nous démontrons comment de petits composés mimant la liaison de CD4 sur Env sont capables de forcer l’exposition des épitopes CD4i, même en présence des protéines Nef et Vpu, et donc d’augmenter la susceptibilité des cellules infectées à la réponse ADCC. Une autre découverte présentée ici est la démonstration que la portion soluble d’Env produite par les cellules infectées peut interagir avec le récepteur CD4 des cellules non-infectées avoisinantes et induire leur reconnaissance et élimination par la réponse ADCC contre Env. Somme toute, la modulation de la réponse ADCC par l’interaction Env–CD4 représente un important pilier de la relation hôte – pathogène du VIH-1 de la perspective des réponses Fc-dépendantes. Les travaux présentés dans cette thèse ont le potentiel d’être utilisés dans l’élaboration de nouvelles stratégies antivirales tout en élargissant les connaissances fondamentales de cette interaction hôte – pathogène.

Ergosterol peroxide from Rhizoctonia repens: Composition, conformation, and origin

Ergosterol peroxide (ep), synthetic or from fungal extracts, is shown to be a mixture of isomers arising from α- and β-attack by O 2(1Δg) on ergosterol; the stereochemistry of the peroxide bridge is assigned.

Rôle de la conformation des glycoprotéines de l’enveloppe du VIH-1 dans la réponse cytotoxique cellulaire dépendante des anticorps et impact des protéines virales Nef et Vpu

Alors que d’énormes efforts sont mis de l’avant pour mettre en place des stratégies thérapeutiques contre l’infection au VIH-1, il est nécessaire de mieux cerner les déterminants viraux qui aideront à l’efficacité de celles-ci. En ce sens, une volumineuse littérature scientifique suggère que les anticorps contre le VIH-1 possédant une capacité à induire une réponse effectrice dépendante de leur portion Fc puissent jouer un rôle important dans la prévention de l’infection et dans la progression de la maladie. Cependant, peu d’information est disponible concernant les déterminants reconnus par ces anticorps et comment le virus s’en protège. Le but des travaux présentés dans cette thèse est donc d’élucider les mécanismes viraux contrôlant la reconnaissance des cellules infectées par ces anticorps capables d’induire une réponse effectrice. De par les corrélats de protection identifiés au cours de l’essai vaccinal RV144, les travaux présentés ici se concentrent sur la réponse cytotoxique dépendante des anticorps (ADCC), puisqu’il s’agit d’une réponse effectrice suggérée pour avoir joué un rôle dans la protection observée dans le RV144, seul essai vaccinal anti-VIH à avoir démontré un certain degré de protection. De plus, plusieurs anticorps capables d’induire cette réponse contre le VIH sont connus pour reconnaître les glycoprotéines de surface du virus (Env) dans une conformation dite ouverte, c’est-à-dire la conformation adoptée lors de la liaison d’Env avec son récepteur CD4 (épitopes CD4i). Nous avons mis au point deux techniques in vitro permettant d’étudier ces changements de conformation ainsi que leur impact sur la réponse ADCC. Les techniques mises au point, un ÉLISA sur base cellulaire pour mesurer les changements de conformation d’Env ainsi que la mesure de la réponse ADCC par cytométrie en flux, nous ont permis de démontrer comment le virus empêche l’exposition des épitopes d’Env CD4i. L’activité simultanée des protéines accessoires virales Nef et Vpu sur le retrait du récepteur CD4 de la surface des cellules infectées et l’inhibition du facteur de restriction Tétherine / BST-2 par Vpu contrôlent à la fois les niveaux d’Env et de CD4 à la surface cellulaire et donc modulent l’interaction Env-CD4 et ultimement la susceptibilité à la réponse ADCC contre les épitopes CD4i reconnus par des anticorps hautement prévalents lors de l’infection au VIH. Également, nous démontrons comment de petits composés mimant la liaison de CD4 sur Env sont capables de forcer l’exposition des épitopes CD4i, même en présence des protéines Nef et Vpu, et donc d’augmenter la susceptibilité des cellules infectées à la réponse ADCC. Une autre découverte présentée ici est la démonstration que la portion soluble d’Env produite par les cellules infectées peut interagir avec le récepteur CD4 des cellules non-infectées avoisinantes et induire leur reconnaissance et élimination par la réponse ADCC contre Env. Somme toute, la modulation de la réponse ADCC par l’interaction Env–CD4 représente un important pilier de la relation hôte – pathogène du VIH-1 de la perspective des réponses Fc-dépendantes. Les travaux présentés dans cette thèse ont le potentiel d’être utilisés dans l’élaboration de nouvelles stratégies antivirales tout en élargissant les connaissances fondamentales de cette interaction hôte – pathogène.

Changes In Liver Cell Dna Methylation Status In Diabetic Mice Affect Its Ft-ir Characteristics.

Lower levels of cytosine methylation have been found in the liver cell DNA from non-obese diabetic (NOD) mice under hyperglycemic conditions. Because the Fourier transform-infrared (FT-IR) profiles of dry DNA samples are differently affected by DNA base composition, single-stranded form and histone binding, it is expected that the methylation status in the DNA could also affect its FT-IR profile. The DNA FT-IR signatures obtained from the liver cell nuclei of hyperglycemic and normoglycemic NOD mice of the same age were compared. Dried DNA samples were examined in an IR microspectroscope equipped with an all-reflecting objective (ARO) and adequate software. Changes in DNA cytosine methylation levels induced by hyperglycemia in mouse liver cells produced changes in the respective DNA FT-IR profiles, revealing modifications to the vibrational intensities and frequencies of several chemical markers, including νas -CH3 stretching vibrations in the 5-methylcytosine methyl group. A smaller band area reflecting lower energy absorbed in the DNA was found in the hyperglycemic mice and assumed to be related to the lower levels of -CH3 groups. Other spectral differences were found at 1700-1500 cm(-1) and in the fingerprint region, and a slight change in the DNA conformation at the lower DNA methylation levels was suggested for the hyperglycemic mice. The changes that affect cytosine methylation levels certainly affect the DNA-protein interactions and, consequently, gene expression in liver cells from the hyperglycemic NOD mice.

Crystal Structure Of (3e)-3-[(4-nitro-phen-oxy)-meth-yl]-4-phenyl-but-3-en-2-one.

In the title compound, C17H15NO4, the conformation about the C=C double bond [1.348 (2) Å] is E with the ketone group almost co-planar [C-C-C-C torsion angle = 7.2 (2)°] but the phenyl group twisted away [C-C-C-C = 160.93 (17)°]. The terminal aromatic rings are almost perpendicular to each other [dihedral angle = 81.61 (9)°] giving the mol-ecule an overall U-shape. The crystal packing feature benzene-C-H⋯O(ketone) contacts that lead to supra-molecular helical chains along the b axis. These are connected by π-π inter-actions between benzene and phenyl rings [inter-centroid distance = 3.6648 (14) Å], resulting in the formation of a supra-molecular layer in the bc plane.