Design and characterization of α-melanotropin peptide analogs cyclized through rhenium and technetium metal coordination

α-Melanocyte stimulating hormone (α-MSH) analogs, cyclized through site-specific rhenium (Re) and technetium (Tc) metal coordination, were structurally characterized and analyzed for their abilities to bind α-MSH receptors present on melanoma cells and in tumor-bearing mice. Results from receptor-binding assays conducted with B16 F1 murine melanoma cells indicated that receptor-binding affinity was reduced to approximately 1% of its original levels after Re incorporation into the cyclic Cys4,10, d-Phe7–α-MSH4-13 analog. Structural analysis of the Re–peptide complex showed that the disulfide bond of the original peptide was replaced by thiolate–metal–thiolate cyclization. A comparison of the metal-bound and metal-free structures indicated that metal complexation dramatically altered the structure of the receptor-binding core sequence. Redesign of the metal binding site resulted in a second-generation Re–peptide complex (ReCCMSH) that displayed a receptor-binding affinity of 2.9 nM, 25-fold higher than the initial Re–α-MSH analog. Characterization of the second-generation Re–peptide complex indicated that the peptide was still cyclized through Re coordination, but the structure of the receptor-binding sequence was no longer constrained. The corresponding 99mTc- and 188ReCCMSH complexes were synthesized and shown to be stable in phosphate-buffered saline and to challenges from diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) and free cysteine. In vivo, the 99mTcCCMSH complex exhibited significant tumor uptake and retention and was effective in imaging melanoma in a murine-tumor model system. Cyclization of α-MSH analogs via 99mTc and 188Re yields chemically stable and biologically active molecules with potential melanoma-imaging and therapeutic properties.

Synthetic genes for glycoprotein design and the elucidation of hydroxyproline-O-glycosylation codes

Design of hydroxyproline (Hyp)-rich glycoproteins (HRGPs) offers an approach for the structural and functional analysis of these wall components, which are broadly implicated in plant growth and development. HRGPs consist of multiple small repetitive “glycomodules” extensively O-glycosylated through the Hyp residues. The patterns of Hyp-O-glycosylation are putatively coded by the primary sequence as described by the Hyp contiguity hypothesis, which predicts contiguous Hyp residues to be attachment sites of small arabinooligosaccharides (1–5 Ara residues/Hyp); while clustered, noncontiguous Hyp residues are sites of arabinogalactan polysaccharide attachment. As a test, we designed two simple HRGPs as fusion proteins with green fluorescent protein. The first was a repetitive Ser-Hyp motif that encoded only clustered noncontiguous Hyp residues, predicted polysaccharide addition sites. The resulting glycoprotein had arabinogalactan polysaccharide O-linked to all Hyp residues. The second construct, based on the consensus sequence of a gum arabic HRGP, contained both arabinogalactan and arabinooligosaccharide addition sites and, as predicted, gave a product that contained both saccharide types. These results identify an O-glycosylation code of plants.

Design and synthesis of constrained azacyclic pyrrolidine analogues of FTY720 as anticancer agents & metal coordination-controlled and bifunctional catalysis toward tertiary β-Ketols

Cette thèse se compose en deux parties: Première Partie: La conception et la synthèse d’analogues pyrrolidiniques, utilisés comme agents anticancéreux, dérivés du FTY720. FTY720 est actuellement commercialisé comme médicament (GilenyaTM) pour le traitement de la sclérose en plaques rémittente-récurrente. Il agit comme immunosuppresseur en raison de son effet sur les récepteurs de la sphingosine-1-phosphate. A fortes doses, FTY720 présente un effet antinéoplasique. Cependant, à de telles doses, un des effets secondaires observé est la bradycardie dû à l’activation des récepteurs S1P1 et S1P3. Ceci limite son potentiel d’utilisation lors de chimiothérapie. Nos précédentes études ont montré que des analogues pyrrolidiniques dérivés du FTY720 présentaient une activité anticancéreuse mais aucune sur les récepteurs S1P1 et S1P3. Nous avons soumis l’idée qu’une étude relation structure-activité (SARs) pourrait nous conduire à la découverte de nouveaux agents anti tumoraux. Ainsi, deux séries de composés pyrrolidiniques (O-arylmethyl substitué et C-arylmethyl substitué) ont pu être envisagés et synthétisés (Chapitre 1). Ces analogues ont montré d’excellentes activités cytotoxiques contre diverses cellules cancéreuses humaines (prostate, colon, sein, pancréas et leucémie), plus particulièrement les analogues actifs qui ne peuvent pas être phosphorylés par SphK, présentent un plus grand potentiel pour le traitement du cancer sans effet secondaire comme la bradycardie. Les études mécanistiques suggèrent que ces analogues de déclencheurs de régulation négative sur les transporteurs de nutriments induisent une crise bioénergétique en affamant les cellules cancéreuses. Afin d’approfondir nos connaissances sur les récepteurs cibles, nous avons conçu et synthétisé des sondes diazirine basées sur le marquage d’affinité aux photons (méthode PAL: Photo-Affinity Labeling) (Chapitre 2). En s’appuyant sur la méthode PAL, il est possible de récolter des informations sur les récepteurs cibles à travers l’analyse LC/MS/MS de la protéine. Ces tests sont en cours et les résultats sont prometteurs. Deuxième partie: Coordination métallique et catalyse di fonctionnelle de dérivés β-hydroxy cétones tertiaires. Les réactions de Barbier et de Grignard sont des méthodes classiques pour former des liaisons carbone-carbone, et généralement utilisées pour la préparation d’alcools secondaires et tertiaires. En vue d’améliorer la réaction de Grignard avec le 1-iodobutane dans les conditions « one-pot » de Barbier, nous avons obtenu comme produit majoritaire la β-hydroxy cétone provenant de l’auto aldolisation de la 5-hexen-2-one, plutôt que le produit attendu d’addition de l’alcool (Chapitre 3). La formation inattendue de la β-hydroxy cétone a également été observée en utilisant d’autres dérivés méthyl cétone. Étonnement dans la réaction intramoléculaire d’une tricétone, connue pour former la cétone Hajos-Parrish, le produit majoritaire est rarement la β-hydroxy cétone présentant la fonction alcool en position axiale. Intrigué par ces résultats et après l’étude systématique des conditions de réaction, nous avons développé deux nouvelles méthodes à travers la synthèse sélective et catalytique de β-hydroxy cétones spécifiques par cyclisation intramoléculaire avec des rendements élevés (Chapitre 4). La réaction peut être catalysée soit par une base adaptée et du bromure de lithium comme additif en passant par un état de transition coordonné au lithium, ou bien soit à l’aide d’un catalyseur TBD di fonctionnel, via un état de transition médiée par une coordination bidenté au TBD. Les mécanismes proposés ont été corroborés par calcul DFT. Ces réactions catalytiques ont également été appliquées à d’autres substrats comme les tricétones et les dicétones. Bien que les efforts préliminaires afin d’obtenir une enantioselectivité se sont révélés sans succès, la synthèse et la recherche de nouveaux catalyseurs chiraux sont en cours.

Design and synthesis of constrained azacyclic pyrrolidine analogues of FTY720 as anticancer agents & metal coordination-controlled and bifunctional catalysis toward tertiary β-Ketols

Cette thèse se compose en deux parties: Première Partie: La conception et la synthèse d’analogues pyrrolidiniques, utilisés comme agents anticancéreux, dérivés du FTY720. FTY720 est actuellement commercialisé comme médicament (GilenyaTM) pour le traitement de la sclérose en plaques rémittente-récurrente. Il agit comme immunosuppresseur en raison de son effet sur les récepteurs de la sphingosine-1-phosphate. A fortes doses, FTY720 présente un effet antinéoplasique. Cependant, à de telles doses, un des effets secondaires observé est la bradycardie dû à l’activation des récepteurs S1P1 et S1P3. Ceci limite son potentiel d’utilisation lors de chimiothérapie. Nos précédentes études ont montré que des analogues pyrrolidiniques dérivés du FTY720 présentaient une activité anticancéreuse mais aucune sur les récepteurs S1P1 et S1P3. Nous avons soumis l’idée qu’une étude relation structure-activité (SARs) pourrait nous conduire à la découverte de nouveaux agents anti tumoraux. Ainsi, deux séries de composés pyrrolidiniques (O-arylmethyl substitué et C-arylmethyl substitué) ont pu être envisagés et synthétisés (Chapitre 1). Ces analogues ont montré d’excellentes activités cytotoxiques contre diverses cellules cancéreuses humaines (prostate, colon, sein, pancréas et leucémie), plus particulièrement les analogues actifs qui ne peuvent pas être phosphorylés par SphK, présentent un plus grand potentiel pour le traitement du cancer sans effet secondaire comme la bradycardie. Les études mécanistiques suggèrent que ces analogues de déclencheurs de régulation négative sur les transporteurs de nutriments induisent une crise bioénergétique en affamant les cellules cancéreuses. Afin d’approfondir nos connaissances sur les récepteurs cibles, nous avons conçu et synthétisé des sondes diazirine basées sur le marquage d’affinité aux photons (méthode PAL: Photo-Affinity Labeling) (Chapitre 2). En s’appuyant sur la méthode PAL, il est possible de récolter des informations sur les récepteurs cibles à travers l’analyse LC/MS/MS de la protéine. Ces tests sont en cours et les résultats sont prometteurs. Deuxième partie: Coordination métallique et catalyse di fonctionnelle de dérivés β-hydroxy cétones tertiaires. Les réactions de Barbier et de Grignard sont des méthodes classiques pour former des liaisons carbone-carbone, et généralement utilisées pour la préparation d’alcools secondaires et tertiaires. En vue d’améliorer la réaction de Grignard avec le 1-iodobutane dans les conditions « one-pot » de Barbier, nous avons obtenu comme produit majoritaire la β-hydroxy cétone provenant de l’auto aldolisation de la 5-hexen-2-one, plutôt que le produit attendu d’addition de l’alcool (Chapitre 3). La formation inattendue de la β-hydroxy cétone a également été observée en utilisant d’autres dérivés méthyl cétone. Étonnement dans la réaction intramoléculaire d’une tricétone, connue pour former la cétone Hajos-Parrish, le produit majoritaire est rarement la β-hydroxy cétone présentant la fonction alcool en position axiale. Intrigué par ces résultats et après l’étude systématique des conditions de réaction, nous avons développé deux nouvelles méthodes à travers la synthèse sélective et catalytique de β-hydroxy cétones spécifiques par cyclisation intramoléculaire avec des rendements élevés (Chapitre 4). La réaction peut être catalysée soit par une base adaptée et du bromure de lithium comme additif en passant par un état de transition coordonné au lithium, ou bien soit à l’aide d’un catalyseur TBD di fonctionnel, via un état de transition médiée par une coordination bidenté au TBD. Les mécanismes proposés ont été corroborés par calcul DFT. Ces réactions catalytiques ont également été appliquées à d’autres substrats comme les tricétones et les dicétones. Bien que les efforts préliminaires afin d’obtenir une enantioselectivité se sont révélés sans succès, la synthèse et la recherche de nouveaux catalyseurs chiraux sont en cours.

Augmentation of research and analysis capabilities for timely support of automotive fuel economy activities. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Final design and implementation plan for evaluating the effectiveness of FMVSS 215: exterior protection. Tasks #4 & #5 report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Design risk analysis. Volume I: final report. Final report.

Federal Highway Administration, Office of Safety and Traffic Operations Research and Development, McLean, Va.

Design risk analysis. Volume II: users guide. Final report.

Federal Highway Administration, Office of Safety and Traffic Operations Research and Development, McLean, Va.

Development of an analytical approach to highway barrier design and evaluation.

"The Bureau of Physical Research has prepared this report primarily from two reports submitted by Cornell Aeronautical Laboratory... 'Summary report of highway barrier analysis and test program' July 1961, and 'Analysis and prediction of the performance of highway barrier' October 1962."

Graduate attributes in relation to curriculum design and delivery in a Bachelor of Materials Engineering Programme

This paper presents a critical analysis of the Bachelor of Materials Engineering programme compared with the expectations of the Institution of Engineers Australia (IEAust) and of UQ. To set the scene, the graduate attributes are listed, the programme framework is presented and the educational culture and available facilities are described Then, the programme delivery is described; this includes an analysis of the learning opportunities that allow students to develop the graduate attributes. Finally, an assessment is made of programme outcomes relating to graduate attributes.

Factors affecting the design and construction of Lamella suspen-dome systems

The suspen-dome system is a new structural form that has become popular in the construction of long-span roof structures. These domes are very slender and lightweight, their configuration is complicated, and hence sequential consideration in the structural design is needed. This paper focuses on these considerations, which include the method for designing cable prestress force, a simplified analysis method, and the estimation of buckling capacity. Buckling is one of the most important problems for dome structures. This paper presents the findings of an intensive buckling study of the Lamella suspen-dome system that takes geometric imperfection, asymmetric loading, rise-to-span ratio, and connection rigidity into consideration. Finally, suggested design and construction guidelines are given in the conclusion of this paper. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Using QFD for e-business planning and analysis in a micro-sized enterprise

Purpose - The purpose of this paper is to show how QFD can be used as part of a structured planning and analysis framework for micro-sized enterprises to build-up their e-business capabilities. Design/methodology/approach - This case study has been produced using a new framework which integrates the balanced scorecard, value chain and quality function deployment techniques into an integrated framework known as the E-Business Planning and Analysis Framework (E-PAF). It has been produced using an action research approach. Findings - A new framework with a supporting case study is provided. This case study has demonstrated that the framework can be applied successfully to micro-sized enterprises (those with less than ten employees) to successfully plan new strategic and technical developments. This will enhance the online service that the company is able to provide. Research limitations/implications - This paper presents a single case study. The technical recommendations are currently being implemented. Originality/value - Such analytical techniques are most commonly associated with large organisations, and are not specifically associated with e-business planning. This paper provides a new framework that will be of general applicability to other similarly sized enterprises that are looking to improve e-business capabilities. © Emerald Group Publishing Limited.

Design and development of agent-based procurement system to enhance business intelligence

The purpose of this research is to propose a procurement system across other disciplines and retrieved information with relevant parties so as to have a better co-ordination between supply and demand sides. This paper demonstrates how to analyze the data with an agent-based procurement system (APS) to re-engineer and improve the existing procurement process. The intelligence agents take the responsibility of searching the potential suppliers, negotiation with the short-listed suppliers and evaluating the performance of suppliers based on the selection criteria with mathematical model. Manufacturing firms and trading companies spend more than half of their sales dollar in the purchase of raw material and components. Efficient data collection with high accuracy is one of the key success factors to generate quality procurement which is to purchasing right material at right quality from right suppliers. In general, the enterprises spend a significant amount of resources on data collection and storage, but too little on facilitating data analysis and sharing. To validate the feasibility of the approach, a case study on a manufacturing small and medium-sized enterprise (SME) has been conducted. APS supports the data and information analyzing technique to facilitate the decision making such that the agent can enhance the negotiation and suppler evaluation efficiency by saving time and cost.

The design and engineering of a reactor test facility for thermal processing of biomass

This thesis describes the design and engineering of a pressurised biomass gasification test facility. A detailed examination of the major elements within the plant has been undertaken in relation to specification of equipment, evaluation of options and final construction. The retrospective project assessment was developed from consideration of relevant literature and theoretical principles. The literature review includes a discussion on legislation and applicable design codes. From this analysis, each of the necessary equipment units was reviewed and important design decisions and procedures highlighted and explored. Particular emphasis was placed on examination of the stringent demands of the ASME VIII design codes. The inter-relationship of functional units was investigated and areas of deficiency, such as biomass feeders and gas cleaning, have been commented upon. Finally, plant costing was summarized in relation to the plant design and proposed experimental programme. The main conclusion drawn from the study is that pressurised gasification of biomass is far more difficult and expensive to support than atmospheric gasification. A number of recommendations have been made regarding future work in this area.

Design and construction for traditional house building

This study is concerned with quality and productivity aspects of traditional house building. The research focuses on these issues by concentrating on the services and finishing stages of the building process. These are work stages which have not been fully investigated in previous productivity related studies. The primary objective of the research is to promote an integrated design and construction led approach to traditional house building based on an original concept of 'development cycles'. This process involves the following: site monitoring; the analysis of work operations; implementing design and construction changes founded on unique information collected during site monitoring; and subsequent re-monitoring to measure and assess Ihe effect of change. A volume house building firm has been involved in this applied research and has allowed access to its sites for production monitoring purposes. The firm also assisted in design detailing for a small group of 'experimental' production houses where various design and construction changes were implemented. Results from the collaborative research have shown certain quality and productivity improvements to be possible using this approach, albeit on a limited scale at this early experimental stage. The improvements have been possible because an improved activity sampling technique, developed for, and employed by the study, has been able to describe why many quality and productivity related problems occur during site building work. Experience derived from the research has shown the following attributes to be important: positive attitudes towards innovation; effective communication; careful planning and organisation; and good coordination and control at site level. These are all essential aspects of quality led management and determine to a large extent the overall success of this approach. Future work recommendations must include a more widespread use of innovative practices so that further design and construction modifications can be made. By doing this, productivity can be improved, cost savings made and better quality afforded.