NMR titration and molecular model MOPAC calculation of protonation processes of two MRI ligands

The protonation process of two DTPA bis(amide) derivatives, DTPA-BDMA and DTPA-BDEA, was studied by using H-1 NMR titration and MOPAC calculation. Their protonation process was proposed in the order of the central amine, the terminal amines, the central carboxyl, the terminal carboxyl, the other terminal carboxyl and central amine. During the protonation of the terminal amine, there existed a large fraction of proton transfer from the central amine to the other terminal amine.

H-1 NMR Titration Studies of Two Novel DTPA Derivatives

Polyaminopolycarboxylate gadolinium (III) complexes have been studied intensively in recent years because of their potential uses as contrast agents for magnetic resonance imaging (MHI)([1]). The research interests are mainly focussed on Gd3+ complexes of DTPA, DOTA and their various derivatives. Four kinds of Gd3+ complexes can be used presently in clinical MRI, which are GD(DTPA)([2]), Gd(DOTA)([3]), Gd(DTPA-BMA)([4]) and Gd(HP-DO3A)([5]). Here report two new DTPA bis (amide) derivatives-diethylenetriaminepentaacetic acid-N, N ''-bis (dimethylamide) (DTPA-BDMA) and -bis (diethylamide) (DTPA-BDEA).

Role of DNA binding sites and slow unbinding kinetics in titration-based oscillators.

Genetic oscillators, such as circadian clocks, are constantly perturbed by molecular noise arising from the small number of molecules involved in gene regulation. One of the strongest sources of stochasticity is the binary noise that arises from the binding of a regulatory protein to a promoter in the chromosomal DNA. In this study, we focus on two minimal oscillators based on activator titration and repressor titration to understand the key parameters that are important for oscillations and for overcoming binary noise. We show that the rate of unbinding from the DNA, despite traditionally being considered a fast parameter, needs to be slow to broaden the space of oscillatory solutions. The addition of multiple, independent DNA binding sites further expands the oscillatory parameter space for the repressor-titration oscillator and lengthens the period of both oscillators. This effect is a combination of increased effective delay of the unbinding kinetics due to multiple binding sites and increased promoter ultrasensitivity that is specific for repression. We then use stochastic simulation to show that multiple binding sites increase the coherence of oscillations by mitigating the binary noise. Slow values of DNA unbinding rate are also effective in alleviating molecular noise due to the increased distance from the bifurcation point. Our work demonstrates how the number of DNA binding sites and slow unbinding kinetics, which are often omitted in biophysical models of gene circuits, can have a significant impact on the temporal and stochastic dynamics of genetic oscillators.

Is the flow tube reactor with NO2 titration a reliable absolute source for atomic hydrogen?

The H+NO2 titration scheme for the determination of atomic hydrogen densities within a microwave excited flow tube reactor has been investigated by laser-induced fluorescence spectroscopy in the vacuum UV. Absolute hydrogen densities are determined on the basis of calibration by Rayleigh scattering from argon. The measurement is performed at a gas mixture containing 0.5% of D2 added to the main gas H2. The ground state density of the hydrogen atoms generated in the flow tube reactor was inferred from the fluorescence radiation of the spectrally shifted optically thin D-Lyman-a transition.

Characterisation of the Interaction of Lactate Dehydrogenase With Tween-20 Using Isothermal Titration Calorimetry, Interfacial Rheometry and Surface Tension Measurements

In this study the nature of the interaction between Tween-20 and lactate dehydrogenase (LDH) was investigated using isothermal titration calorimetry (ITC). In addition the effects of the protein and surfactant on the interfacial properties were followed with interfacial rheology and surface tension measurements in order to understand the mechanism by which the surfactant prevents protein adsorption to the air– water interface. Comparisons were made with Tween-40 and Tween-80 in order to further investigate the mechanism. ITC measurements indicated a weak, probably hydrophobic, interaction between Tween-20 and LDH. Prevention of LDH adsorption to the air–water interface by the Tween surfactants was correlated with surface energy rather than surfactant CMC. While surface pressure appears to be the main driving force for the displacement of LDH from the air–water interface by Tween-20 a solubilisation mechanism may exist for other protein molecules. More generally the results of this study highlight the value of the use of ITC and interfacial measurements in characterising the surface behaviour of mixed surfactant and protein systems.

Effect of atorvastatin on circulating hsCRP concentrations: A sub-study of the Achieve Cholesterol Targets Fast with Atorvastatin Stratified Titration (ACTFAST) study

Background: Elevated C-reactive protein (CRP) concentration is a risk factor for cardiovascular events that may add prognostic information. Statin treatment is associated with significant reductions in CRP concentrations, which appear to be unrelated to the magnitude of LDL-cholesterol reduction. We investigated the effect of atorvastatin, across its dose range, on high sensitivity (hs)CRP in subjects at high cardiovascular risk. Methods: ACTFAST was a 12 week, prospective, multicenter, open-label trial in which high-risk subjects were assigned a starting dose of atorvastatin (10, 20, 40 or 80 mg/d) based on LDL-C and status of statin use at screening (1345 statin-free [ SF] and 772 previously statin-treated [ST]). Results: At baseline, ST subjects had significantly lower hsCRP levels than SF subjects (ST group 2.31, 95% CI 2.15, 2.48 mg/L vs. SF group 3.16, 95% CI 2.98, 3.34 mg/L, p

Études structurales d’interactions protéine/protéine impliquées dans l’érythropoïèse

Le développement hématopoïétique est régulé par l’action combinée de facteurs de transcription lignée spécifiques et de la machinerie transcriptionnelle de base, permettant ainsi l’expression de gènes en temps et lieu appropriés. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l’étude structurale et fonctionnelle d’interactions décisives pour la régulation de l’expression de gènes et impliquant des domaines de transactivation (TAD). En effet, les interactions faisant intervenir les TAD d’activateurs permettent de réguler l’activation de la transcription de façon spécifique. La première étude présentée dans cette thèse relate l'identification et la caractérisation d'une nouvelle interaction entre deux facteurs de transcription : le facteur hématopoïétique GATA-1 et la protéine suppresseur de tumeur p53. En combinant des études in vitro par titrage calorimétrique en condition isotherme (ITC) et par spectroscopie RMN et des études in vivo, nous avons identifié et caractérisé cette nouvelle interaction. Il s'avère que le TAD de p53 et le domaine de liaison à l’ADN de GATA-1 sont les domaines minimaux requis pour la formation de ce complexe. L'inhibition de la voie p53 par GATA-1 s’est avérée être la conséquence majeure de cette interaction, permettant ainsi le maintien en vie des précurseurs érythrocytaires via l’inhibition de l’apoptose. Un deuxième type d’interaction a fait l’objet d’études : l’interaction entre divers TAD et la machinerie transcriptionnelle de base, plus spécifiquement avec le Facteur général de Transcription IIH (TFIIH). La structure des complexes constitués par la sous-unité Tfb1/p62 du facteur TFIIH en interaction avec le TAD viral de VP16 d’une part, et avec le TAD humain du facteur érythrocytaire « Erythroid Krüppel-like factor» (EKLF) d’autre part, ont été résolues par spectroscopie RMN. La structure du complexe Tfb1/VP16 a révélée que le mode de liaison de VP16 à Tfb1 est similaire au mode de liaison du TAD de p53 avec le même partenaire. En effet, les TAD de VP16 et de p53 forment tous deux une hélice α de 9 résidus en interaction avec Tfb1. En dépit de partager avec p53 et VP16 le même site de liaison sur Tfb1/p62, la structure RMN du complexe EKLF/Tfb1 démontre que le mode d’interaction de ce TAD se distingue du mode de liaison canonique des activeurs transcriptionnels. Etonnamment, EKLF adopte un mécanisme de liaison semblable au mécanisme de liaison du facteur général de transcription TFIIEα avec p62, leurs conformations demeurent étendues en interaction avec Tfb1/p62. En se basant sur nos données structurales, nous avons identifié un résidu dans le TAD d'EKLF décisif pour la formation du complexe EKLF/p62 : le Trp73. La mutation de cet acide aminé perturbe son interaction avec Tfb1PH/p62PH et réduit significativement l'activité transcriptionnelle d'EKLF dans les érythrocytes.

Étude du mécanisme de protection des spermatozoïdes de mammifères par le lait

Le lait écrémé est utilisé depuis plus d’un demi-siècle comme diluant protecteur des spermatozoïdes de mammifères. Depuis quelques années, il existe une demande grandissante pour des diluants exempts de produits d’origine animale. Toutefois, le mécanisme par lequel le lait protège les spermatozoïdes n’est pas connu, ce qui rend difficile de lui trouver un substitut. Les protéines majeures du plasma séminal de taureau, les protéines « Binder of SPerm » (BSP), sont néfastes lors de la conservation de la semence. Les spermatozoïdes sont en contact avec une grande concentration de protéines BSP qui stimulent une extraction continuelle de cholestérol/phospholipides de leur membrane plasmique. Les lipoprotéines de faible densité (LDL) du jaune d’oeuf, un autre composé utilisé dans les diluants, empêcheraient les protéines BSP de se lier à la membrane des spermatozoïdes de taureaux et de stimuler un efflux des lipides membranaires, ce qui les protégerait durant la conservation. Notre hypothèse était que les protéines du lait protègent les spermatozoïdes durant la conservation en séquestrant les protéines BSP. Premièrement, nous avons démontré par filtration sur gel qu’il y a une interaction entre les protéines BSP bovines et les protéines du lait. Le lait écrémé a été fractionné en trois fractions : F1 (alpha-lactalbumine, bêta-lactoglobuline et caséine kappa), F2 (toutes les protéines du lait) et F3 (sels, sucres et petits peptides). Les protéines BSP1 et BSP5 ont une affinité plus grande pour F1 que BSP3, tandis que toutes les protéines BSP ont une affinité pour F2. Le titrage calorimétrique isotherme a permis de confirmer l’interaction entre les protéines BSP et les protéines du lait. L’association entre la protéine BSP1 bovine et les micelles de caséines est caractérisée par une constante d’affinité (Ka) de 3.5 × 10^5 M-1 et un paramètre stoichiométrique (n) de 4,5 BSP1 pour une caséine. L’association entre la protéine BSP1 bovine et l’alpha-lactalbumine (une protéine du sérum principale), est caractérisée par un Ka de 2.4 × 10^5 M-1 et une valeur “n” de 0,8. Ces résultats indiquent que le lait protège les spermatozoïdes bovins en séquestrant les protéines BSP grâce à une interaction protéine : protéine, tandis que le jaune d’oeuf les protège grâce à une interaction protéine : lipoprotéine. Deuxièmement, nous avons démontré par filtration sur gel que les protéines homologues aux BSP bovines retrouvées dans le plasma séminal de porc, d’étalon et de bélier ont une affinité avec les protéines du lait, ce qui suggère que le mécanisme de protection des spermatozoïdes par le lait pourrait être le même chez ces espèces. Troisièmement, nous avons caractérisé l’interaction entre BSP1 bovine et les LDL du jaune d’oeuf qui a un Ka de 3.4 ± 0.4 × 10^6 M-1 et une valeur de « n » de 104 BSP1 pour une particule de LDL, indiquant qu’il existe des différences entre le mécanisme de protection des spermatozoïdes par le lait et le jaune d’oeuf. Nous croyons que les résultats présentés dans cette thèse aideront à créer de nouveaux diluants ne contenant pas de produits d’origine animale afin de cryoconserver les spermatozoïdes des mammifères.