Insights into neuronal cell metabolism using NMR spectroscopy: uridyl diphosphate N-acetyl-glucosamine as a unique metabolic marker.

Making the switch: Compounds 1 and 2 are used as metabolic markers for NMR detection. When neuronal cells switch to a glycolytic state, an uneven distribution of (13) C in the N-acetyl group results, thus giving a mixture of the metabolites 1 and 2. It is therefore possible to monitor flux through different metabolic pathways, such as glycolysis, the tricarboxylic acid cycle, and the hexosamine biosynthetic pathway, using a single molecule.

Thiamine-auxotrophic mutants of Pseudomonas fluorescens CHA0 are defective in cell-cell signaling and biocontrol factor expression.

In the biocontrol strain Pseudomonas fluorescens CHA0, the Gac/Rsm signal transduction pathway positively controls the synthesis of antifungal secondary metabolites and exoenzymes. In this way, the GacS/GacA two-component system determines the expression of three small regulatory RNAs (RsmX, RsmY, and RsmZ) in a process activated by the strain's own signal molecules, which are not related to N-acyl-homoserine lactones. Transposon Tn5 was used to isolate P. fluorescens CHA0 insertion mutants that expressed an rsmZ-gfp fusion at reduced levels. Five of these mutants were gacS negative, and in them the gacS mutation could be complemented for exoproduct and signal synthesis by the gacS wild-type allele. Furthermore, two thiamine-auxotrophic (thiC) mutants that exhibited decreased signal synthesis in the presence of 5 x 10(-8) M thiamine were found. Under these conditions, a thiC mutant grew normally but showed reduced expression of the three small RNAs, the exoprotease AprA, and the antibiotic 2,4-diacetylphloroglucinol. In a gnotobiotic system, a thiC mutant was impaired for biological control of Pythium ultimum on cress. Addition of excess exogenous thiamine restored all deficiencies of the mutant. Thus, thiamine appears to be an important factor in the expression of biological control by P. fluorescens.

The crystal and molecular structure of thiamine hydroiodide /|nWilliam Edward Lee. -- 260 St. Catharines [Ont.] : Dept. of Chemistry, Brock University,

The x-ray crystal structure of thiamine hydroiodide,C1ZH18N40S12' has been determined. The unit cell parameters are a = 13.84 ± 0.03, o b = 7.44 ± 0.01, c = 20.24 ± 0.02 A, 8 = 120.52 ± 0.07°, space group P2/c, z = 4. A total of 1445 reflections having ,2 > 2o(F2), 26 < 40° were collected on a Picker four-circle diffractometer with MoKa radiation by the 26 scan technique. The structure was solved by the heavy atom method. The iodine and sulphur atoms were refined anisotropically; only the positional parameters were refined for the hydrogen atoms. Successive least squares cycles yielded an unweighted R factor of 0.054. The site of protonation of the pyrimidine ring is the nitrogen opposite the amino group. The overall structure conforms very closely to the structures of other related thiamine compounds. The bonding surrounding the iodine atoms is distorted tetrahedral. The iodine atoms make several contacts with surrounding atoms most of them at or near the van der Waal's distances A thiaminium tetrachlorocobaltate salt was produced whose molecular and crystal structure was j~dged to be isomorphous to thiaminium tetrachlorocadmate.

Regulation of excitotoxicity in thiamine deficiency : role of glutamate transporters.

L’excitotoxicité est un mécanisme physiopathologique majeur impliqué dans la pathogenèse de la déficience en thiamine (DT). Dans les régions cérébrales vulnérables à la DT, on observe une mort cellulaire induite par excitotoxicité dont l’origine semble être la conséquence d’une perturbation du métabolisme énergétique mitochondrial, d’une dépolarisation membranaire soutenue et d’une diminution de l’absorption du glutamate par les astrocytes suite à la diminution de l’expression des transporteurs EAAT1 et EAAT2. Il est clairement établi que le glutamate joue un rôle central dans l’excitotoxicité lors de la DT. Ainsi, la mise en évidence des mécanismes impliqués dans la diminution de l’expression des transporteurs du glutamate est essentielle à la compréhension de la physiopathologie de la DT. L’objectif de cette thèse consiste en l’étude de la régulation des transporteurs astrocytaires du glutamate et la mise au point de stratégies thérapeutiques ciblant la pathogenèse de l’excitotoxicité lors de l’encéphalopathie consécutive à la DT. Les principaux résultats de cette thèse démontrent des perturbations des transporteurs du glutamate à la fois dans des modèles animaux de DT et dans des astrocytes en culture soumis à une DT. La DT se caractérise par la perte du variant d’épissage GLT-1b codant pour un transporteur du glutamate dans le thalamus et le colliculus inférieur, les régions cérébrales affectées lors d’une DT, en l’absence de modification des niveaux d’ARNm. Ces résultats suggèrent une régulation post-transcriptionnelle de l’expression des transporteurs du glutamate en condition de DT. Les études basées sur l’utilisation d’inhibiteurs spécifiques des facteurs de transcription NFkB et de l’enzyme nucléaire poly(ADP)ribose polymérase-1 (PARP-1) démontrent que la régulation de l’expression du transporteur GLT-1 est sous le contrôle de voies de signalisation NFkB dépendantes de PARP-1. Cette étude démontre une augmentation de l’activation de PARP-1 et de NFkB dans les régions vulnérables chez le rat soumis à une DT et en culture d’astrocytes DT. L’inhibition pharmacologique du facteur de transcription NFkB par le PDTC induit une augmentation des niveaux d’expression de GLT-1, tandis que l’inhibition de PARP-1 par le DPQ conduit à l’inhibition de l’hyperactivation de NFkB observée lors de DT. L’ensemble de ces résultats met en évidence un nouveau mécanisme de régulation des transporteurs du glutamate par l’activation de PARP-1. L’accumulation de lactate est une caractéristique de la DT. Un traitement avec le milieu de culture d’astrocytes en condition de DT sur des cultures d’astrocytes naïfs induit une diminution de l’expression de GLT-1 ainsi qu’une inhibition de la capacité d’absorption du glutamate par les astrocytes naïfs. En revanche, l’administration de lactate exogène ne modifie pas le niveau d’expression protéique de GLT-1. Ainsi, des facteurs solubles autres que le lactate sont sécrétés par des astrocytes en condition de perturbation métabolique et peuvent potentiellement réguler l’activité des transporteurs du glutamate et contribuer à la pathogenèse du syncytium astroglial. En outre, la ceftriaxone, un antibiotique de la famille des β-lactamines, augmente de façon différentielle l’expression du variant-d’épissage GLT-1 dans le colliculus inférieur chez le rat DT et en culture d’astrocytes DT. Ces résultats suggèrent que la ceftriaxone peut constituer une avenue thérapeutique dans la régulation de l’activité des transporteurs du glutamate lors de DT. Pour conclure, la mort cellulaire d’origine excitotoxique lors de DT survient en conséquence d’une dysfonction mitochondriale associée à une perturbation du métabolisme énergétique cérébral. La modification de l’expression des transporteurs du gluatamate est sous le contrôle des voies de signalisation NFkB dépendantes du facteur PARP-1. De plus, l’inhibition métabolique et l’augmentation des sécrétions de lactate observées lors de DT peuvent également constituer un autre mécanisme physiopathologique expliquant la diminution d’expression des transporteurs de glutamate. Enfin, la ceftriaxone pourrait représenter une stratégie thérapeutique potentielle dans le traitement de la régulation de l’expression des transporteurs du glutamate et de la perte neuronale associés à l’excitotoxicité observée lors de DT.

Metabolomics analysis in rats with thiamine deficiency identifies key metabolites in vulnerable brain regions and suggests neural stem progenitor cells play a role in ameliorating metabolic dysfunction

La documentation scientifique fait état de la présence, chez l’adulte, de cellules souches et progénitrices neurales (CSPN) endogènes dans les zones sous-ventriculaire et sous-granulaire du cerveau ainsi que dans le gyrus denté de l’hippocampe. De plus, un postulat selon lequel il serait également possible de retrouver ce type de cellules dans la moelle épinière et le néocortex des mammifères adultes a été énoncé. L’encéphalopathie de Wernicke, un trouble neurologique grave toutefois réversible qui entraîne un dysfonctionnement, voire une défaillance du cerveau, est causée principalement par une carence importante en thiamine (CT). Des observations récentes laissent envisager que les facteurs en cause dans la prolifération et la différenciation des CSPN pourraient également jouer un rôle important lors d’un épisode de CT. L’hypothèse, selon laquelle l’identification de nouveaux métabolites entrant dans le mécanisme ou la séquence de réactions se soldant en une CT pourraient en faciliter la compréhension, a été émise au moyen d'une démarche en cours permettant d’établir le profil des modifications métaboliques qui surviennent en de telles situations. Cette approche a été utilisée pour constater les changements métaboliques survenus au niveau du foyer cérébral dans un modèle de rats déficients en thiamine (rats DT), particulièrement au niveau du thalamus et du colliculus inférieur (CI). La greffe de CSPN a quant à elle été envisagée afin d’apporter de nouvelles informations sur la participation des CSPN lors d’un épisode de CT et de déterminer les bénéfices thérapeutiques potentiels offerts par cette intervention. Les sujets de l’étude étaient répartis en quatre groupes expérimentaux : un premier groupe constitué de rats dont la CT était induite par la pyrithiamine (rats DTiP), un deuxième groupe constitué de rats-contrôles nourris ensemble (« pair-fed control rats » ou rats PFC) ainsi que deux groupes de rats ayant subi une greffe de CSPN, soit un groupe de rats DTiP greffés et un dernier groupe constitué de rats-contrôles (rats PFC) greffés. Les échantillons de foyers cérébraux (thalamus et CI) des quatre groupes de rats ont été prélevés et soumis à des analyses métabolomiques non ciblées ainsi qu’à une analyse visuelle par microscopie à balayage électronique (SEM). Une variété de métabolites-clés a été observée chez les groupes de rats déficients en thiamine (rats DTiP) en plus de plusieurs métabolites dont la documentation ne faisait pas mention. On a notamment constaté la présence d’acides biliaires, d’acide cynurénique et d’acide 1,9— diméthylurique dans le thalamus, alors que la présence de taurine et de carnosine a été observée dans le colliculus inférieur. L’étude a de plus démontré une possible implication des CSPN endogènes dans les foyers cérébraux du thalamus et du colliculus inférieur en identifiant les métabolites-clés ciblant les CSPN. Enfin, les analyses par SEM ont montré une amélioration notable des tissus à la suite de la greffe de CSPN. Ces constatations suggèrent que l’utilisation de CSPN pourrait s’avérer une avenue thérapeutique intéressante pour soulager la dégénérescence symptomatique liée à une grave carence en thiamine chez l’humain.

Thiamine is synthesized by a salvage pathway in Rhizobium leguminosarum bv. viciae strain 3841

In the absence of added thiamine, Rhizobium leguminosarum bv. viciae strain 3841 does not grow in liquid medium and forms only "pin" colonies on agar plates, which contrasts with the good growth of Sinorhizobium meliloti 1021, Mesorhizobium loti 303099, and Rhizobium etli CFN42. These last three organisms have thiCOGE genes, which are essential for de novo thiamine synthesis. While R. leguminosarum bv. viciae 3841 lacks thiCOGE, it does have thiMED. Mutation of thiM prevented formation of pin colonies on agar plates lacking added thiamine, suggesting thiamine intermediates are normally present. The putative functions of ThiM, ThiE, and ThiD are 4-methyl-5-(beta-hydroxyethyl) thiazole (THZ) kinase, thiamine phosphate pyrophosphorylase, and 4-amino-5-hydroxymethyl-2-methyl pyrimidine (HMP) kinase, respectively. This suggests that a salvage pathway operates in R. leguminosarum, and addition of HMP and THZ enabled growth at the same rate as that enabled by thiamine in strain 3841 but elicited no growth in the thiM mutant (RU2459). There is a putative thi box sequence immediately upstream of the thiM, and a gfp-mut3.1 fusion to it revealed the presence of a promoter that is strongly repressed by thiamine. Using fluorescent microscopy and quantitative reverse transcription-PCR, it was shown that thiM is expressed in the rhizosphere of vetch and pea plants, indicating limitation for thiamine. Pea plants infected by RU2459 were not impaired in nodulation or nitrogen fixation. However, colonization of the pea rhizosphere by the thiM mutant was impaired relative to that of the wild type. Overall, the results show that a thiamine salvage pathway operates to enable growth of Rhizobium leguminosarum in the rhizosphere, allowing its survival when thiamine is limiting.

Synthesis, structure and magnetic characterisation of a new layered ammonium manganese(II) diphosphate hydrate, (NH4)(2)[Mn-3(P2O7)(2)(H2O)(2)]

A new layered ammonium manganese(II) diphosphate, (NH4)(2)[Mn-3(P2O7)(2)(H2O)(2)], has been synthesised under solvothermal conditions at 433 K in ethylene glycol and the structure determined at 293 K using single-crystal X-ray diffraction data (M-r = 584.82, monoclinic, space group P2(1)/a, a = 9.4610( 8), b = 8.3565( 7), c = 9.477(1) Angstrom, beta = 99.908(9) degrees, V = 738.07 Angstrom(3), Z = 2, R = 0.0351 and R-w = 0.0411 for 1262 observed data (I > 3(sigma(I))). The structure consists of chains of cis- and trans-edge sharing MnO6 octahedra linked via P2O7 units to form layers of formula [Mn3P4O14(H2O)(2)](2-) in the ab plane. Ammonium ions lie between the manganese-diphosphate layers. A network of interlayer and ammonium-layer based hydrogen bonding holds the structure together. Magnetic measurements indicate Curie - Weiss behaviour above 30 K with mu(eff) = 5.74(1) mu(B) and theta = -23(1) K, consistent with the presence of high-spin Mn2+ ions and antiferromagnetic interactions. However, the magnetic data reveal a spontaneous magnetisation at 5 K, indicating a canting of Mn2+ moments in the antiferromagnetic ground state. On heating (NH4)(2)[Mn-3(P2O7)(2)(H2O)(2)] in water at 433 K under hydrothermal conditions, Mn-5(HPO4)(2)(PO4)(2).4H(2)O, synthetic hureaulite, is formed.

Thiamine plays a critical role in the acid tolerance of Listeria monocytogenes

Understanding the molecular basis of acid tolerance in the food-borne pathogen Listeria monocytogenes is important as this property contributes to survival in the food-chain and enhances survival within infected hosts. The aim of this study was to identify genes contributing to acid tolerance in L. monocytogenes using transposon mutagenesis and subsequently to elucidate the physiological role of these genes in acid tolerance. One mutant harboring a Tn917 insertion in the thiT gene (formerly lmo1429), which encodes a thiamine (vitamin B1) uptake system, was found to be highly sensitive to acid. The acid-sensitive phenotype associated with loss of this gene was confirmed with an independently isolated mutant, from which the thiT gene was deleted (ΔthiT). Cells of both wild-type and ΔthiT mutant that were thiamine depleted were found to be significantly more acid sensitive than control cultures. Thiamine-depleted cultures failed to produce significant concentrations of acetoin, consistent with the known thiamine dependence of acetolactate synthase, an enzyme required for acetoin synthesis from pyruvate. As acetoin synthesis is a proton-consuming process, we suggest that the acid sensitivity observed in thiamine-depleted cultures may be owing to an inability to produce acetoin.

Therapeutic benefit of low-dose clopidogrel in patients undergoing carotid surgery is linked to variability in the platelet adenosine diphosphate response and patients' weight

BACKGROUND AND PURPOSE: We have previously shown that a single 75-mg tablet of clopidogrel, taken before carotid endarterectomy, significantly reduces postoperative embolization, a marker of thromboembolic stroke. This study explores the antiplatelet effect of this submaximal dose. METHODS: Fifty-six patients on long-term aspirin (150 mg) were randomized to 75 mg clopidogrel or placebo before carotid endarterectomy. Blood samples were taken pre- and postdrug administration and at the end of surgery to measure platelet activation and adenosine diphosphate (ADP) response by flow cytometry and aggregometry. RESULTS: Surgery produced a significant rise in platelet activation in vivo as evidenced by a rise in the percentage of monocyte-platelet aggregates in patients given placebo, but this was not seen in patients receiving clopidogrel. Before surgery, clopidogrel produced a significant reduction in the platelet response to ADP; for example, with 10(-6)M ADP, 77.32+/-2.3% bound fibrinogen in placebo group compared with 67.16+/-3.1% after clopidogrel (P=0.01). This was accentuated after surgery when the percentage of platelets binding fibrinogen in response to ADP was 76.53+/-2.2% in patients given placebo and 62.84+/-3.3% in the clopidogrel group (P=0.002). Similar differences were seen over a range of ADP concentrations and by aggregometry. Platelet responsiveness before treatment was highly variable and was positively correlated with the inhibitory effect of clopidogrel; patients with the highest baseline response to ADP showed the greatest response to clopidogrel. A negative correlation was seen between the effect of clopidogrel and patients' weight (r=0.57; P=0.002). CONCLUSIONS: These results explain how a single 75-mg dose of clopidogrel produces a significant clinical impact on embolization.

Molecular adaptability of nucleoside diphosphate kinase b from trypanosomatid parasites: stability, oligomerization and structural determinants of nucleotide binding

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

Production, purification, crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of the nucleoside diphosphate kinase b from Leishmania major

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

Dissociation and electrooxidation of primaquine diphosphate as an approach to the study of anti-chagas prodrugs mechanism of action

This paper describes the voltammetric behavior of primaquine as a previous support to the further understanding of the delivery and action mechanisms of its respective synthesized prodrugs. There are few papers describing the drug behavior and most of the time no correlation between oxidation process and pH is done. Our results showed that primaquine oxidation is a one-step reaction involving two electrons with the charge transfer process being strongly pH-dependent in acid medium and pH-independent in a weak basic medium, with the neutral form being easily oxidized.This leads to the conclusion that quinoline nitrogen ring neutralization is a determinant step to the formation of the oxidized primaquine form. The existence of a relationship between the primaquine dissociation equilibrium and its electrooxidation process is shown.This work points the importance of voltammetric methodology as a tool for further studies on quantitative relationship studies between chemical structure and biological activity (QSAR) for electroactive drugs. (C) 2000 Elsevier B.V. S.A. All rights reserved.

Serum thiamine concentration and oxidative stress as predictors of mortality in patients with septic shock

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aspergillus fumigatus calcineurin interacts with a nucleoside diphosphate kinase

The Ca2+-calcineurin pathway affects virulence and morphogenesis in filamentous fungi. Here, we identified 37 CalA-interacting proteins that interact with the catalytic subunit of calcineurin (CalA) in Aspergillus fumigatus, including the nucleoside diphosphate kinase (SwoH). The in vivo interaction between CalA and SwoH was validated by bimolecular fluorescence complementation. A. fumigatus swoH is an essential gene. Therefore, a temperature-sensitive conditional mutant strain with a point mutation in the active site, SwoH(V83F), was constructed, which demonstrated reduced growth and increased sensitivity to elevated temperatures. The SwoH(V83F) mutation did not cause a loss in virulence in the Galleria mellonella infection model. Taken together these results imply that CalA interacts with SwoH. (C) 2012 Institut Pasteur. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved.