The Role of Second Generation Antiretroviral Drugs in HIV-1 Subtype B and non-B Variants Harboring Natural Polymorphisms and Drug Resistance Mutations.

Cette thèse traite de la résistance du VIH-1 aux antirétroviraux, en particulier de l'activité antivirale de plusieurs inhibiteurs non nucléosidiques de la transcriptase inverse (INNTI) ainsi que des inhibiteurs de protéase (IP). Nous avons exploré l’émergence et la spécificité des voies de mutations qui confèrent la résistance contre plusieurs nouveaux INNTI (étravirine (ETR) et rilpivirine (RPV)) (chapitres 2 et 3). En outre, le profil de résistance et le potentiel antirétroviral d'un nouvel IP, PL-100, est présenté dans les chapitres 4 et 5. Pour le premier projet, nous avons utilisé des sous-types B et non-B du VIH-1 pour sélectionner des virus résistants à ETR, et ainsi montré que ETR favorise l’émergence des mutations V90I, K101Q, E138K, V179D/E/F, Y181C, V189I, G190E, H221H/Y et M230L, et ce, en 18 semaines. Fait intéressant, E138K a été la première mutation à émerger dans la plupart des cas. Les clones viraux contenant E138K ont montré un faible niveau de résistance phénotypique à ETR (3,8 fois) et une diminution modeste de la capacité de réplication (2 fois) par rapport au virus de type sauvage. Nous avons également examiné les profils de résistance à ETR et RPV dans les virus contenant des mutations de résistance aux INNTI au début de la sélection. Dans le cas du virus de type sauvage et du virus contenant la mutation unique K103N, les premières mutations à apparaître en présence d’ETR ou de RPV ont été E138K ou E138G suivies d’autres mutations de résistance aux INNTI. À l’inverse, dans les mêmes conditions, le virus avec la mutation Y181C a évolué pour produire les mutations V179I/F ou A62V/A, mais pas E138K/G. L'ajout de mutations à la position 138 en présence de Y181C n'augmente pas les niveaux de résistance à ETR ou RPV. Nous avons également observé que la combinaison de Y181C et E138K peut conduire à un virus moins adapté par rapport au virus contenant uniquement Y181C. Sur la base de ces résultats, nous suggérons que les mutations Y181C et E138K peuvent être antagonistes. L’analyse de la résistance au PL-100 des virus de sous-type C et CRF01_AE dans les cellules en culture est décrite dans le chapitre 4. Le PL-100 sélectionne pour des mutations de résistance utilisant deux voies distinctes, l'une avec les mutations V82A et L90M et l'autre avec T80I, suivi de l’addition des mutations M46I/L, I54M, K55R, L76F, P81S et I85V. Une accumulation d'au moins trois mutations dans le rabat protéique et dans le site actif est requise dans chaque cas pour qu’un haut niveau de résistance soit atteint, ce qui démontre que le PL-100 dispose d'une barrière génétique élevée contre le développement de la résistance. Dans le chapitre 5, nous avons évalué le potentiel du PL-100 en tant qu’inhibiteur de protéase de deuxième génération. Les virus résistants au PL-100 émergent en 8-48 semaines alors qu’aucune mutation n’apparaît avec le darunavir (DRV) sur une période de 40 semaines. La modélisation moléculaire montre que la haute barrière génétique du DRV est due à de multiples interactions avec la protéase dont des liaison hydrogènes entre les groupes di-tétrahydrofuranne (THF) et les atomes d'oxygène des acides aminés A28, D29 et D30, tandis que la liaison de PL-100 est principalement basée sur des interactions polaires et hydrophobes délocalisées à travers ses groupes diphényle. Nos données suggèrent que les contacts de liaison hydrogène et le groupe di-THF dans le DRV, ainsi que le caractère hydrophobe du PL-100, contribuent à la liaison à la protéase ainsi qu’à la haute barrière génétique contre la résistance et que la refonte de la structure de PL-100 pour inclure un groupe di-THF pourrait améliorer l’activité antivirale et le profil de résistance.

Progrès vers la synthèse totale de la calyciphylline B

Les alcaloïdes Daphniphyllum constituent une vaste famille de produits naturels isolés à partir de plantes à feuillage persistant couramment utilisés dans la médecine chinoise traditionnelle. Ils affichent une gamme impressionnante d'activités biologiques; antipyrétique, anti-inflammatoire, antioxydant et même anticancéreux. La calyciphylline B appartient à cette famille et possède un motif original comprenant sept stéréocentres adjacents, dont un stéréocentre quaternaire tout carbone, avec un échafaudage hexacyclique. Sa structure a été déterminée par données spectroscopiques, plus précisément par des techniques de RMN 2D. Malgré le peu d'information sur son activité biologique, sa synthèse représente sans le moindre doute un grand défi pour les chimistes organiciens. Le groupe de recherche du Prof. Hanessian a entrepris la synthèse totale de la calyciphylline B en 2010, laquelle est toujours en cours. Une nouvelle approche a été développée pour la préparation d'un intermédiaire azabicyclo[3.3.0]octane avancé. Ce mémoire résume les travaux de recherche de l'auteur sur les progrès réalisés pour la voie alternative élaborée par le groupe du prof. Hanessian. Le travail effectué comprend la formation d'un stéréocentre quaternaire, l'alkylation d'un énolate sur un triflate d'alkyle secondaire, une réduction diastéréosélective, une cyclisation réductrice ainsi qu'une oxydation de Wacker régiosélective.

Evaluation of valosin containing protein (P97) as a cancer biomaker in canine lymphomas

Le lymphome est l'une des tumeurs les plus communes tant chez le chien que l’humain. Chaque année, un nombre important de chiens développe ce cancer agressif. La majorité décédant un an suivant le diagnostic. Le lymphome canin est maintenant identifié comme un excellent modèle de recherche pour la tumeur chez l'homme, particulièrement en ce qui concerne la biologie moléculaire de la maladie. En conséquence, la recherche sur le lymphome canin sera bénéfique non seulement pour les chiens mais aussi pour l’oncologie humaine. Parmi les méthodes diagnostiques de choix pour dépister de façon hâtive le lymphome se trouve la mesure de marqueurs tumoraux. Ceci a l’avantage d’être peu invasive, simple et peu dispendieuse. Ainsi, dans le but d’évaluer la protéine VCP (valosin containing protein) comme biomarqueur tumoral dans les lymphomes canins à cellules B et T, nous avons évalué la protéine VCP par immunobuvardage sur sérums et tissus tumoraux de chiens atteints et par immunohistochimie sur des tumeurs de haut grade, grade intermédiaire et bas grade. Pour mieux définir l’expression de VCP dans les cellules cancéreuses, nous avons également examiné par immunobuvardage les niveaux de VCP dans 3 lignées cellulaires: CLBL-1, CL-1, et 17-71. Il s’avère que les lymphomes à cellules B de haut grade avaient une élévation significative du taux de VCP comparé aux tumeurs de bas grade (P < 0,05). De même, une accumulation importante de VCP a également été détectée dans les lignées tumorales comparées aux cellules mononucléaires du sang périphérique (P < 0,05). D’autre part, le taux sérique de VCP est resté similaire à ceux des chiens normaux. Ces résultats suggèrent une corrélation entre le taux de VCP et le degré de malignité des lymphomes à cellules B. En conclusion, la protéine VCP doit faire l’objet d’une évaluation approfondie pour déterminer son utilité comme marqueur pronostique.

Synthesis of constrained tricyclic nucleosides and the core of nagilactone B

Cette thèse décrit deux thèmes principaux: 1) la conception, la synthèse, et l'évaluation biophysique des nucléosides tricycliques, et 2) la synthèse de nagilactone B, un produit naturel norditerpenoïde dilactone de la famille de produits naturels “podolactone”. Le premier chapitre décrit la stratégie de design rationnel des nucléosides nommé “restriction conformationnelle double” basée sur les études de modélisation structurales des duplex ADN–ARN modifiés. Cette stratégie implique un blocage du cycle furanose dans une configuration de type N- ou S, et une restriction de la rotation torsionelle autour de l’angle γ. La première contrainte a été incorporée avec un pont méthylène entre l’oxygène en position 2′ et le carbone 4′ du nucléoside. Cette stratégie a été inspirée par les acides nucléiques bloqués (ou “locked nucleic acid”, LNA). La deuxième contrainte a été réalisée en ajoutant un carbocycle supplémentaire dans l'échafaud de l’acide nucléique bloqué. Les défis synthétiques de la formation des nucléotides modifiés à partir des carbohydrates sont décrits ainsi que les améliorations aux stabilités thermiques qu’ils apportent aux duplex oligonucléïques dont ils font partie. Chapitres deux et trois décrivent le développement de deux voies synthétiques complémentaires pour la formation du noyau de nagilactone B. Ce produit naturel a des implications pour le syndrome de Hutchinson–Gilford, à cause de son habilité de jouer le rôle de modulateur de l’épissage d’ARN pré-messager de lamine A. Ce produit naturel contient sept stereocentres différents, dont deux quaternaires et deux comprenant un syn-1,2-diol, ainsi que des lactones à cinq ou six membres, où le cycle à six ressemble à un groupement α-pyrone. La synthèse a débuté avec la cétone de Wieland-Miescher qui a permis d’adresser les défis structurels ainsi qu’explorer les fonctionnalisations des cycles A, B et D du noyau de nagilactone B.

Synthesis and characterization of thermally stable second-order nonlinear optical side-chain polyimides containing thiazole and benzothiazole push-pull chromophores

Push-pull nonlinear optical (NLO) chromophores containing thiazole and benzothiazole acceptors were synthesized and characterized. Using these chromophores a series of second-order NLO polyimides were Successfully prepared from 4,4'-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA), pyromellitic dianhydride (PMDA) and 3,3'4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA) by a standard condensation polymerization technique. These polyimides exhibit high glass transition temperatures ranging from 160 to 188 degrees C. UV-vis spectrum of polyimide exhibited a slight blue shift and decreases in absorption due to birefringence. From the order parameters, it was found that chromophores were aligned effectively. Using in situ poling and temperature ramping technique, the optical temperatures for corona poling were obtained. It was found that the optimal temperatures of polyimides approach their glass transition temperatures. These polyimides demonstrate relatively large d(33) values range between 35.15 and 45.20 pm/V at 532 nm. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ex Vivo Construction of an Artificial Ocular Surface by Combination of Corneal Limbal Epithelial Cells and a Compressed Collagen Scaffold Containing Keratocytes

We have investigated the use of a laminin coated compressed collagen gel containing corneal fibroblasts (keratocytes) as a novel scaffold to support the growth of corneal limbal epithelial stem cells. The growth of limbal epithelial cells was compared between compressed collagen gel and a clinically proven conventional substrate, denuded amniotic membrane. Following compression of the collagen gel, encapsulated keratocytes remained viable and scanning electron microscopy showed that fibres within the compressed gel were dense, homogeneous and similar in structure to those within denuded amniotic membrane. Limbal epithelial cells were successfully expanded upon the compressed collagen resulting in stratified layers of cells containing desmosome and hemidesmosome structures. The resulting corneal constructs of both the groups shared a high degree of transparency, cell morphology and cell stratification. Similar protein expression profiles for cytokeratin 3 and cytokeratin 14 and no significant difference in cytokeratin 12 mRNA expression levels by real time PCR were also observed. This study provides the first line of evidence that a laminin coated compressed collagen gel containing keratocytes can adequately support limbal epithelial cell expansion, stratification and differentiation to a degree that is comparable to the leading conventional scaffold, denuded amniotic membrane.

Synthesis and evaluation of novel boron-containing complexes of potential use for the selective treatment of malignant melanoma

Boron-containing complexes that have the potential to irreversibly accumulate in melanoma cells have been prepared by reaction of amino acids with 9-methoxy-9-borabicyclo[3.3.1]nonane. The ability of each complex to act as a substrate for tyrosinase has been probed by oximetry. Increased uptake of the lead candidate in a tyrosinase-rich cell line, compared with a tyrosinase-absent cell line, is reported, with results correlating well with that for a drug currently approved for BNCT.

Effects of corn silage derived from a genetically modified variety containing two Transgenes on feed intake, milk production, and composition, and the absence of detectable Transgenic deoxyribonucleic acid in milk in holstein dairy cows

The objectives were to compare the chemical composition, nutritive value, feed intake, milk production and composition, and presence in milk of transgenic DNA and the encoded protein Cry1Ab when corn silages containing 2 transgenes (2GM: herbicide tolerance: mepsps and insect resistance: cry1Ab) were fed as part of a standard total mixed ration (TMR) compared with a near isogenic corn silage ( C) to 8 multiparous lactating Holstein dairy cows in a single reversal design study. Cows were fed a TMR ration ad libitum and milked twice daily. Diets contained [ dry matter (DM) basis] 45% corn silage, 10% alfalfa hay, and 45% concentrate (1.66 Mcal of net energy for lactation/kg of DM, 15.8% crude protein, 35% neutral detergent fiber, and 4.1% fat). Each period was 28-d long. During the last 4 d of each period, feed intake and milk production data were recorded and milk samples taken for compositional analysis, including the presence of transgenic DNA and Cry1Ab protein. There was no significant difference in the chemical composition between C and 2GM silages, and both were within the expected range (37.6% DM, 1.51 Mcal of net energy for lactation/kg, 8.6% crude protein, 40% neutral detergent fiber, 19.6% acid detergent fiber, pH 3.76, and 62% in vitro DM digestibility). Cows fed the 2GM silage produced milk with slightly higher protein (3.09 vs. 3.00%), lactose ( 4.83 vs. 4.72%) and solids-not-fat (8.60 vs. 8.40%) compared with C. However, the yield (kg/d) of milk (36.5), 3.5% fat-corrected milk (34.4), fat (1.151), protein (1.106), lactose (1.738), and solids-not-fat ( 3.094), somatic cell count (log(10): 2.11), change in body weight (+ 7.8 kg), and condition score (+ 0.09) were not affected by type of silage, indicating no overall production difference. All milk samples were negative for the presence of transgenic DNA from either trait or the Cry1Ab protein. Results indicate that the 2GM silage modified with 2 transgenes did not affect nutrient composition of the silages and had no effect on animal performance and milk composition. No transgenic DNA and Cry1Ab protein were detected in milk.

The effectiveness of adapted rumen fluid versus PEG to ferment tannin-containing substrates in vitro

This study investigated the potential of the goat's ruminal adaptation to reduce the negative effect of tannins on in vitro fermentation. Rumen fluid was obtained from goats fed a mixture of tannin-containing tree fruits (adapted rumen fluid) or tannin-free commercial protein supplements (unadapted rumen fluid) for 85 days. Dry, mature fruits of Acacia nilotica, Acacia erubescens, Acacia erioloba, Dichrostachys cinerea and Piliostigma thonningii were used as substrates for the in vitro fermentation. The effectiveness of adapted rumen fluid to ferment tannin-containing substrates was compared to the extent of fermentation when tannins were inactivated with polyethylene glycol (PEG), a known tannin-binding agent. Adapted rumen fluid (P < 0.05) increased gas production from all five substrates between 15.8% and 73.7%. In A. nilotica, D. cinerea and P thonningii, this increase was less than that obtained through PEG treatment. When PEG was added to adapted rumen fluid a further improvement in extent of fermentation was observed in four out of the five fruit samples. The largest PEG effect when incubated with adapted rumen fluid was observed in A. nilotica (43.1%) and D. cinerea (42.9%) fruits. It is concluded that some tannin-rich feedstuffs may still benefit from treatment even when these are offered to adapted animals. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Degradation pathway of bisphenol A: Does ipso substitution apply to phenols containing a quaternary alpha-carbon structure in the para position?

The degradation of bisphenol A and nonylphenol involves the unusual rearrangement of stable carboncarbon bonds. Some nonylphenol isomers and bisphenol A possess a quaternary alpha-carbon atom as a common structural feature. The degradation of nonylphenol in Sphingomonas sp. strain TTNP3 occurs via a type II ipso substitution with the presence of a quaternary alpha-carbon as a prerequisite. We report here a new degradation pathway of bisphenol A. Consequent to the hydroxylation at position C-4, according to a type 11 ipso substitution mechanism, the C-C bond between the phenolic moiety and the isopropyl group of bisphenol A is broken. Besides the formation of hydroquinone and 4-(2-hydroxypropan-2-yl) phenol as the main metabolites, further compounds resulting from molecular rearrangements consistent with a carbocationic intermediate were identified. Assays with resting cells or cell extracts of Sphingomonas sp. strain TTNP3 under an 18 02 atmosphere were performed. One atom of 180, was present in hydroquinone, resulting from the monooxygenation of bisphenol A and nonylphenol. The monooxygenase activity was dependent on both NADPH and flavin adenine dinucleotide. Various cytochrome P450 inhibitors had identical inhibition effects on the conversion of both xenobiotics. Using a mutant of Sphingomonas sp. strain TTNP3, which is defective for growth on nonylphenol, we demonstrated that the reaction is catalyzed by the same enzymatic system. In conclusion, the degradation of bisphenol A and nonylphenol is initiated by the same monooxygenase, which may also lead to ipso substitution in other xenobiotics containing phenol with a quaternary a-carbon.

Induction of heme oxygenase 1 by moderately oxidized low-density lipoproteins in human vascular smooth muscle cells: role of mitogen-activated protein kinases and Nrf2

Oxidized low-density lipoproteins (LDL) play a central role in atherogenesis and induce expression of the antioxidant stress protein heme oxygenase 1 (HO-1). In the present study we investigated induction of HO-1 and adaptive increases in reduced glutathione (GSH) in human aortic smooth muscle cells (SMC) in response to moderately oxidized LDL (moxLDL, 100 mu g protein/ml, 24 h), a species containing high levels of lipid hydroperoxides. Expression and activity of HO-1 and GSH levels were elevated to a greater extent by moxLDL than highly oxidized LDL but unaffected by native or acetylated LDL. Inhibitors of protein kinase C (PKC) or mitogen-activated protein kinases (MAPK) p38(MAPK) and MEK or c-jun-NH2-terminal kinase (JNK) significantly attenuated induction of HO-1. Phosphorylation of p38(MAPK), extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2), or JNK and nuclear translocation of the transcription factor Nrf2 were enhanced following acute exposure of SMC to rnoxLDL (100 mu g proteiri/ml, 1-2 h). Pretreatment of SMC with the antioxidant vitamin C (100 mu M, 24 h) attenuated the induction of HO-1 by moxLDL. Native and oxidized LDL did not alter basal levels of intracellular ATP, mitochondrial dehydrogenase activity, or expression of the lectin-like oxidized LDL receptor (LOX-1) in SMC. These findings demonstrate for the first time that activation of PKC, p38(MAPK), JNK, ERK1/2, and Nrf2 by oxidized LDL in human SMC leads to HO-1 induction, constituting an adaptive response against oxidative injury that can be ameliorated by vitamin C. (C) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Characterization of recombinant influenza B viruses with key neuraminidase inhibitor resistance mutations

Objectives and methods: An influenza B virus plasmid-based rescue system was used to introduce site-specific mutations, previously observed in neuraminidase (NA) inhibitor-resistant viruses, into the NA protein of six recombinant viruses. Three mutations observed only among in vitro selected zanamivir-resistant influenza A mutants were introduced into the B/Beijing/1/87 virus NA protein, to change residue E116 to glycine, alanine or aspartic acid. Residue E116 was also mutated to valine, a mutation found in the clinic among oseltamivir-resistant viruses. An arginine to lysine change at position 291 (292 N2 numbering) mimicked that seen frequently in influenza A N2 clinical isolates resistant to oseltamivir. Similarly, an arginine to lysine change at position 149 (152 in N2 numbering) was made to reproduce the change found in the only reported zanamivir-resistant clinical isolate of influenza B virus. In vitro selection and prolonged treatment in the clinic leads to resistance pathways that require compensatory mutations in the haemagglutinin gene, but these appear not to be important for mutants isolated from immunocompetent patients. The reverse genetics system was therefore used to generate mutants containing only the NA mutation. Results and conclusions: With the exception of a virus containing the E116G mutation, mutant viruses were attenuated to different levels in comparison with wild-type virus. This attenuation was a result of altered NA activity or stability depending on the introduced mutation. Mutant viruses displayed increased resistance to zanamivir, oseltamivir and peramivir, with certain viruses displaying cross-resistance to all three drugs.

Amyloid-like fibril-forming supramolecular beta-sheets from a beta-turn forming tripeptide containing non-coded amino acids: the crystallographic signature

The crystal structure of a terminally protected tripeptide Boc-Leu-Aib-beta-Ala-OMe 1 containing non-coded amino acids reveals that it adopts a beta-turn structure, which sell-assembles to form a supramolecular beta-sheet via non-covalent interactions. The SEM image of peptide 1 exhibits amyloid-like fibrillar morphology in the solid state. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Supramolecular peptide helix from a novel double turn forming peptide containing a beta-amino acid

A single-crystal X-ray diffraction study of the terminally protected tetrapeptide Boc-beta-Ala-Aib-Leu-Aib-OMe 1 (Aib: alpha-aminoisobutyric acid; beta-Ala: beta-Alanine) reveals that it adopts a new type of double turn structure which self-associates to form a unique supramolecular helix through intermolecular hydrogen bonds. Scanning electron microscopic studies show that peptide 1 exhibits amyloid-like fibrillar morphology in the solid state. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.