High-Spin and Emissive Molecular Materials: Synthesis and Characterization of New Polynuclear Ni(II) Complexes from the Use of Aromatic Schiff Bases as Bridging Ligands

The employment of the bridging/chelating Schiff bases, N-salicylidene-4-methyl-o-aminophenol (samphH2) and N-naphthalidene-2-amino-5-chlorobenzoic acid (nacbH2), in nickel cluster chemistry has afforded eight polynuclear Ni(II) complexes with new structural motifs, interesting magnetic and optical properties, and unexpected organic ligand transformations. In the present thesis, Chapter 1 deals with all the fundamental aspects of polynuclear metal complexes, molecular magnetism and optics, while research results are reported in Chapters 2 and 3. In the first project (Chapter 2), I investigated the coordination chemistry of the organic chelating/bridging ligand, N-salicylidene-4-methyl-o-aminophenol (samphH2). The general NiII/tBuCO2-/samphH2 reaction system afforded two new tetranuclear NiII clusters, namely [Ni4(samph)4(EtOH)4] (1) and [Ni4(samph)4(DMF)2] (2), with different structural motifs. Complex 1 possessed a cubane core while in complex 2 the four NiII ions were located at the four vertices of a defective dicubane. The nature of the organic solvent was found to be of pivotal importance, leading to compounds with the same nuclearity, but different structural topologies and magnetic properties. The second project, the results of which are summarized in Chapter 3, included the systematic study of a new optically-active Schiff base ligand, N-naphthalidene-2-amino-5-chlorobenzoic acid (nacbH2), in NiII cluster chemistry. Various reactions between NiX2 (X- = inorganic anions) and nacbH2 were performed under basic conditions to yield six new polynuclear NiII complexes, namely (NHEt3)[Ni12(nacb)12(H2O)4](ClO4) (3), (NHEt3)2[Ni5(nacb)4(L)(LH)2(MeOH)] (4), [Ni5(OH)2(nacb)4(DMF)4] (5), [Ni5(OMe)Cl(nacb)4(MeOH)3(MeCN)] (6), (NHEt3)2[Ni6(OH)2(nacb)6(H2O)4] (7), and [Ni6(nacb)6(H2O)3(MeOH)6] (8). The nature of the solvent, the inorganic anion, X-, and the organic base were all found to be of critical importance, leading to products with different structural topologies and nuclearities (i.e., {Ni5}, {Ni6} and {Ni12}). Magnetic studies on all synthesized complexes revealed an overall ferromagnetic behavior for complexes 4 and 8, with the remaining complexes being dominated by antiferromagnetic exchange interactions. In order to assess the optical efficiency of the organic ligand when bound to the metal centers, photoluminescence studies were performed on all synthesized compounds. Complexes 4 and 5 show strong emission in the visible region of the electromagnetic spectrum. Finally, the ligand nacbH2 allowed for some unexpected organic transformations to occur; for instance, the pentanuclear compound 5 comprises both nacb2- groups and a new organic chelate, namely the anion of 5-chloro-2-[(3-hydroxy-4-oxo-1,4-dihydronaphthalen-1-yl)amino]benzoic acid. In the last section of this thesis, an attempt to compare the NiII cluster chemistry of the N-naphthalidene-2-amino-5-chlorobenzoic acid ligand with that of the structurally similar but less bulky, N-salicylidene-2-amino-5-chlorobenzoic acid (sacbH2), was made.

Lung cancer risk associated with occupational exposure to nickel, chromium VI, and cadmium in two population-based case-control studies in Montreal.

Cancer du poumon associé à l’exposition au nickel, au chrome VI et au cadmium dans le milieu de travail utilisant deux études populationnelles cas-témoins à Montréal. Au début des années 1990, le nickel, le chrome VI et le cadmium ont été classés en tant qu’agents cancérigènes de classe 1 par le CIRC (Centre International de Recherche sur le Cancer). Cependant, les résultats des études ayant permis la classification de ces métaux n’ont pas toujours été reproduits, et d’importantes questions demeurent quant aux effets de ces métaux à de faibles niveaux d’exposition. Un plus grand nombre de recherches empiriques est donc nécessaire afin de réaffirmer la cancérogénicité de ces agents, et d’identifier les circonstances dans lesquelles ils peuvent être néfastes. L'objectif de cette étude était d'explorer la relation entre l’exposition à un des métaux (soit le nickel, le chrome VI, ou le cadmium) et les risques subséquents de développer un cancer du poumon chez des travailleurs provenant de différents milieux de travail qui sont exposés à ces métaux à de différents degrés. Deux études cas-témoins de base populationnelle menées à Montréal ont fourni les données nécessaires pour examiner la cancérogénicité de ces métaux. La première étude était menée entre 1979 et 1986 chez des hommes âgés de 35 à 70 ans ayant un cancer dans l’un de 19 sites anatomiques de cancer sélectionnés. La seconde étude était menée entre 1996 et 2001 chez des hommes et des femmes âgés de 35 à 75 ans, avec un diagnostic de tumeur maligne au poumon. Dans ces deux études, les cas ont été recensés dans tous les hôpitaux de l'île de Montréal, tandis que les contrôles populationnels appariés par âge et stratifiés par sexe, ont été sélectionnés des listes électorales. Une entrevue avec chaque sujet a permis d'obtenir un historique d'emploi détaillé ainsi que des informations précises sur les facteurs de risques socio-économiques et personnels. Les descriptions de poste ont été évaluées par une équipe d'experts chimistes et hygiénistes afin de déterminer si le sujet a été exposé à chaque agent, et pour mesurer à la fois la concentration et la durée de chaque exposition, ainsi que l’exposition cumulative tout au long de la vie de chaque participant. Pour déterminer si une exposition à l’un des trois métaux en cause était associée à une augmentation de l'incidence du cancer du poumon, des données ont été analysées par régression logistique : des ajustements ont été effectués pour des facteurs de confusion pertinents incluant un historique détaillé du tabagisme. Des mesures catégoriques d'exposition cumulée ont été également analysées, ainsi que la modification des effets par le tabagisme. Les deux études ont été analysées séparément, puis par la suite combinées afin d'augmenter la puissance statistique. Les niveaux d'exposition mesurés dans cette population ne semblaient pas poser un excès de risque de cancer du poumon pour les travailleurs exposés au chrome VI. Cependant, ceux qui ont été exposés au nickel ont subi une augmentation significative du risque, et ce, quel que soit leur niveau d'exposition. Le risque de développer un cancer du poumon suite à une exposition au cadmium était élevé, mais pas de manière significative. Pour chacun des trois métaux, le risque de cancer du poumon était très élevé parmi les non-fumeurs, mais pas parmi les fumeurs. L’effet combiné du tabagisme et de l’exposition aux métaux était compatible avec un excès de risque additif. Cependant, les intervalles de confiance dans cette étude tendaient à être larges, et une faiblesse de puissance statistique peut limiter l’interprétation de certains résultats. Cette étude est unique dans la mesure où elle a fourni des preuves empiriques sur les risques de développer le cancer du poumon liés aux faibles niveaux d’exposition au nickel, au chrome VI, ou au cadmium provenant de divers contextes de travail. Dans la plupart des autres études, la majorité des expositions pertinentes n’ont pas été bien contrôlées. À l'inverse, cette étude a bénéficié de la collecte et de la disponibilité d'information détaillée concernant le tabagisme et d’autres facteurs de risque. Les résultats de cette étude ont d'importantes conséquences pour la santé publique, tant au niveau de la détermination des risques pour les travailleurs actuellement exposés à ces métaux, qu'au niveau de l’évaluation des risques pour la population en général, elle-même exposée à ces métaux par le biais de la pollution et de la fumée de cigarette. Cette analyse contribuera fort probablement à une réévaluation par le CIRC de la cancérogénicité de ces métaux. L'exploration de la relation entre les risques de cancer du poumon et l'exposition au nickel, au chrome VI et au cadmium est donc opportune et pertinente.

Complexes pinceurs de cobalt et de nickel : synthèse, caratérisation, réactivité

Plusieurs nouveaux complexes pinceurs de cobalt et de nickel ont été préparés avec le ligand pinceur de type POCOP : 2,6-(i-Pr2PO)2C6H4. Dans le cas du cobalt, une nouvelle voie de synthèse a été développée. Contrairement au cas du nickel, il s’agit ici de cobalt au degré d’oxydation +III. Les composés obtenus sont paramagnétiques. En outre, le dérivé bromé est instable à la lumière et se décompose en perdant un brome pour former le complexe pinceur de Co(II). La réactivité de ces complexes a été étudiée. Pour ce qui est du nickel, la catalyse de l’hydroamination a été élargie aux dérivés de l’acrylonitrile et aux amines aromatiques. En outre, la réaction d’hydroaryloxylation a été étudiée dans les mêmes conditions. Enfin, avec le 4-cyanostyrène et le cinnamonitrile, la formation d’amidines a été observée. Un complexe pinceur portant cette amidine a été isolé. Enfin, le cation réagit avec des anions fortement coordonnants tels le cyanure ou l’isocyanate. En outre, l’anion triflate peut être déplacé par l’eau, l’acrylonitrile et ses dérivés. Enfin, une réactivité particulière a été observée avec la morpholine, l’acétone et un mélange 1:1 aniline/triéthylamine.

Diversité des champignons endophytes mycorhiziens et de classe II chez le pois chiche, et influence du génotype de la plante

réalisé en cotutelle avec la Faculté des Sciences de Tunis, Université Tunis El Manar.

Synthesis, characterization and chromotropism properties of Ni(II) complexes featuring diphenyl(dipyrazolyl) methane

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Complexes pinceurs de type diphosphinito (POCOP) de Ni(II) / Ni(III)

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Nouveaux complexes pinces POCOP, NHCCOP, PIMCOP et PIMIOCOP, et complexes cyclométallés de Ni(II) : synthèse, caractérisation et réactivité.

Cette thèse traite de la chimie des complexes pinces de Ni(II) ainsi que des complexes cyclométallés de Ni(II) comportant au moins un motif phosphinite. Elle se divise en trois parties. La première concerne la synthèse, la caractérisation, le mécanisme de formation et la réactivité des complexes pinces de Ni(II) à base de ligand de type POCOP 1,3-(i-Pr2PO)2C6H4. De nouveaux ligands de type R-(POCOP) = κP,κC,κP-{Rn-2,6-( R'2PO)2C6H4-n}; Rn = 4-OMe, 4-Me, 4-CO2Me, 3-OMe, 3- CO2Me, 3,5-t-Bu2 ; R' = i-Pr, t-Bu ont été synthétisés suite à l'addition de chlorophosphine ClPR'2 à une solution de résorcinol ou dérivés en présence de base. La synthèse des complexes R-(POCOP)Ni(Br) s'effectue à partir du ligand correspondant en présence de base, et de {NiBr2(NCiPr)}n. Ce nouveau précurseur de nickel est synthétisé à partir de brome de nickel métallique dans l'isobutyronitrile. Il est stable sous atmosphère inerte et sa solubilité dans les solvants polaires permet d'étudier les synthèses des complexes en milieu homogène. Le mécanisme de formation des complexes portant des ligand pinces (PCsp3P) 1,3-(i- Pr2PCH2CH2)2CH2, (POCsp3OP) 1,3-(i-Pr2POCH2)2CH2, (PCsp2P) 1,3-(i- Pr2PCH2)2C6H4, Rn-(POCsp2OP) 1,3-(i-Pr2PO)2C6H4-n via nickellation du lien C-H a été investigué avec une méthode de réaction de compétition. Cette étape a été déterminée comme étant de nature électrophile. Les complexes résultants ont été complètement caractérisés. Une corrélation a notamment été effectuée entre le déplacement chimique du Cipso en spectroscopie RMN 13C et le potentiel d'oxydation Eox en voltamétrie cyclique. Une nouvelle méthode de synthèse directe verte "one pot" a été mise en place. En faisant réagir à 75 °C un mélange hétérogène de II résorcinol, de chlorodiisopropylphosphine et de nickel métallique en poudre, on obtient le complexes pince (POCOP)Ni(Cl) avec des rendements allant jusqu'à 93%. La réactivité de ces complexes POCOP a été investiguée pour des réactions de fluorination et trifluorométhylation des halogénures d'alkyle. La synthèse du (POCOP)Ni(F) a lieu à partir de précurseur (POCOP)Ni(X) (X=Br, Cl), en présence d'un large excès de fluorure d'argent AgF. Ce complexe catalyse la fluorination du bromure de benzyle et peut être converti en (POCOP)Ni(CF3) en présence de réactif du Ruppert, Me3SiCF3. La réaction entre (POCOP)Ni(CF3) et le bromure de benzyle dans les solvants aromatiques mène à la conversion totale du complexe en (POCOP)Ni(Br) et à l'inattendue benzylation du solvant aromatique utilisé. La seconde partie concerne la synthèse des nouveaux complexes non symétriques à base de ligands comportant un motif imidazolo-phosphine (PIMCOP) 3-[2-(R2P)-C3H2N2]-(R2PO)-C6H3, imidazoliophosphine (PIMIOCOP) 3-[2-(R2P)-3- (CH3)-C3H2N2]-(R2PO)-C6H3] et carbène N-hétérocyclique (NHCCOP). La double déprotonation du 3-hydroxyphenyl-imidazole suivi de l'addition de deux équivalents de chlorodiphenylphosphine mène à l'obtention du ligand PIMCOP 3-[3-(CH3)- C3H2N2]-(R2PO)-C6H3. L'étape de nickellation a lieu comme dans le cas des composés (POCOP)Ni. La méthylation du motif imidazole du (PIMCOP)Ni(Br) par le triflate de méthyle MeOTf, donne le dérivé (PIMIOCOP)Ni(Br). Ce dernier est converti en (NHCCOP)Ni(Br) après l'addition de chlorure de tétraéthylamonium NEt4Cl. Les analogues i-Pr2P de ces complexes sont synthétisés en remplaçant ClPPh2 par ClPiPr2. On obtient les espèces cationiques [(PIMCOP)Ni(NCCH3)][OTf], [(PIMIOCOP)Ni(NCCH3)][OTf]2 et III [(NHCCOP)Ni(NCCH3)][OTf] suite à l'addition en solution dans l'acétonitrile de triflate d'argent AgOTf. Ces espèces ont été utilisés comme catalyseurs pour la synthèse d'amidine à partir de benzonitrile et de diverse amines aliphatiques. Enfin des complexes orthonickellés trans-Ni[(ĸ2-P,C-P(OC6H4)-(iPr2)( iPr2P(OC6H5))]Br à base de phosphinite ont été synthétisés et caractérisés. Les ligands sont synthétisés par réaction d'un phénol et de chlorodiisopropylphosphine en présence de base. L'ajout de {NiBr2(NCiPr)}n et de triéthylamine permet l'orthométallation via une étape de nickellation C-H. Un intermédiaire trans- [NiBr2{PiPr2(OC6H5)}2] de cette réaction a été isolé. Le complexe dimère peut réagir avec des espèces électrophiles mener à l'ortho-fonctionnalisation de la phosphinite.

A PVC plasticized membrane sensor for nickel ions

A new PVC membrane sensor, which is highly selective towards Ni (II) ions, has been developed using a thiophene-derivative Schiff base as the ionophore. The best performance was exhibited by the membrane having the composition percentage ratio of 5:3:61:31 (ionophore:NaTPB:DBP:PVC) (w=w), where NaTPB is the anion excluder, sodium tetraphenylborate and DBP is the plasticizing agent (dibutyl phthalate). The membrane exhibited a good Nernstian response for nickel ions over the concentration range of 1.0 10 1– 5.0 10 6M (limit of detection is 1.8 10 6 M) with a slope of 29.5 1.0mV per decade of activity. It has a fast response time of<20 s and can be used for a period of 4 months with good reproducibility. The sensor is suitable for use in aqueous solutions of a wide pH range of 3.2–7.9. The sensor shows high selectivity to nickel ions over a large number of mono-, bi- and trivalent cations. It has been successfully used as an indicator electrode in the potentiometric titration of nickel ions against EDTA and also for direct determination of nickel content in real samples – wastewater samples from electroplating industries and Indian chocolates.

A PVC Plasticized Membrane Sensor for Nickel Ions

A new PVC membrane sensor, which is highly selective towards Ni (II) ions, has been developed using a thiophene-derivative Schiff base as the ionophore. The best performance was exhibited by the membrane having the composition percentage ratio of 5:3:61:31 (ionophore:NaTPB:DBP:PVC) (w=w), where NaTPB is the anion excluder, sodium tetraphenylborate and DBP is the plasticizing agent (dibutyl phthalate). The membrane exhibited a good Nernstian response for nickel ions over the concentration range of 1.0 10 1– 5.0 10 6M (limit of detection is 1.8 10 6 M) with a slope of 29.5 1.0mV per decade of activity. It has a fast response time of<20 s and can be used for a period of 4 months with good reproducibility. The sensor is suitable for use in aqueous solutions of a wide pH range of 3.2–7.9. The sensor shows high selectivity to nickel ions over a large number of mono-, bi- and trivalent cations. It has been successfully used as an indicator electrode in the potentiometric titration of nickel ions against EDTA and also for direct determination of nickel content in real samples – wastewater samples from electroplating industries and Indian chocolates.

A PVC Plasticized Sensor for Ni(II) Ion Based on a Simple Ethylenediamine Derivative

new PVC membrane ion selective electrode which is highly selective towards Ni(II) ions was constructed using a Schiff base containing a binaphthyl moiety as the ionophore. The sensor exhibited a good Nernstian response for nickel ions over the concentration range 1.0 × 10–1 – 5.0 × 10–6 M with a lower limit of detection of 1.3 × 10–6 M. It has a fast response time and can be used for a period of 4 months with a good reproducibility. The sensor is suitable for use in aqueous solutions in a wide pH range of 3.6 – 7.4 and works satisfactorily in the presence of 25% (v/v) methanol or ethanol. The sensor shows high selectivity to nickel ions over a wide variety of cations. It has been successfully used as an indicator electrode in the potentiometric titration of nickel ions against EDTA and also for the direct determination of nickel content in real samples: effluent samples, chocolates and hydrogenated oils.

Synthesis, spectral and structural studies of novel binuclear Ni(II) complex of salicylaldehyde 3-azacyclothiosemicarbazone

A novel binuclear Ni(II) complex of salicylaldehyde 3-azacyclothiosemicarbazone (H2L) has been synthesized and characterized by elemental analysis, IR and UV–Vis spectroscopy. The single crystal X-ray structure of the complex shows that bridging occurs through thiolato sulfur and phenolic oxygen atoms. Nickel centers in the complex have square planar and octahedral geometries

Differential expression of mRNAs encoding co-receptor (betaglycan) and activin type-I preovulatory and prehierarchical follicles of the putative inhibin and type-II receptors in the laying hen ovary

Ovarian follicle development is primarily regulated by an interplay between the pituitary gonadotrophins, LH and FSH, and ovary-derived steroids. Increasing evidence implicates regulatory roles of transforming growth factor-beta (TGF beta) superfamily members, including inhibins and activins. The aim of this study was to identify the expression of mRNAs encoding key receptors of the inhibin/activin system in ovarian follicles ranging from 4 mm in diameter to the dominant F1 follicle (similar to 40 turn). Ovaries were collected (n=16) from inid-sequence hens maintained on a long-day photoschedule (16h of light:8 h of darkness). All follicles removed were dissected into individual granulosa and thecal layers. RNA was extracted and cDNA synthesized. Real-time quantitative PCR was used to quantify the expression of niRNA encoding betaglycan, activin receptor (ActR) subtypes (type-I, -IIA and -IIB) and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH); receptor expression data were normalized to GAPDH expression. Detectable levels of ActRI, -IIA and -IIB and the inhibin co-receptor (betaglycan) expression were found in all granulosa and thecal layers analysed. Granulosa ActRI mRNA peaked (P < 0(.)05) in 8-9(.)9 mm follicles, whereas ActRIIA rose significantly from 6-7(.)9 mm to 8-9(.)9 nun, before filling to F3/2; levels then rose sharply (3-fold) to F1 levels. Granulosa betaglycan niRNA expression rose 3-fold from 4-5(.)9 min to 8-9(.)9 mm, before falling 4-fold to F3/2; levels then rose sharply (4-fold) to F1 levels. ActRIIB levels did not vary significantly during follicular development. Thecal ActRI mRNA expression was similar from 4-7(.)9 mm then decreased significantly to a nadir at the F4 position, before increasing 2-fold to the F1 (P < 0(.)05). Although thecal ActRIIB and -IIA expression did not vary significantly from 4 nim to F3, ActRIIB expression increased significantly (2-fold) from F3 to F1 and ActIIA, increased 22-fold from F2 to F1 (P < 0(.)05). Thecal betaglycan fell to a nadir at F6 after follicle selection; levels then increased significantly to F2, before filling similar to 50% in the F I. In all follicles studied expression of betaglycan and ActRI (granulosa: 1-0(.)65, P < 0-001, n=144/group; theca: r=0(.)49, P < 0-001, n=144/group) was well correlated. No significant correlations were identified between betaglycan and ActRIIA or -IIB. Considering all follicles analysed, granulosa mRNA expression of betaglycan, ActRI ActRIIA and ActRIIB were all significantly lower than in corresponding thecal tissue (betaglycan, 11(.)4-fold; ActRIIB, 5(.)1-fold; ActR(.) 3-8-fold: ActRIIA, 2(.)8-fold). The co-localization of type-I and -II activin receptors and betaglycan on granulosa and thecal cells are consistent with a local auto/paracrine role of inhibins and activins in modulating ovarian follicle development, selection and progression in the domestic fowl.

Class II phosphoinositide 3-kinase defines a novel signaling pathway in cell migration

The lipid products of phosphoinositide 3-kinase (PI3K) are involved in many cellular responses such as proliferation, migration, and survival. Disregulation of PI3K-activated pathways is implicated in different diseases including cancer and diabetes. Among the three classes of PI3Ks, class I is the best characterized, whereas class II has received increasing attention only recently and the precise role of these isoforms is unclear. Similarly, the role of phosphatidylinositol-3-phosphate (PtdIns-3-P) as an intracellular second messenger is only just beginning to be appreciated. Here, we show that lysophosphatidic acid (LPA) stimulates the production of PtdIns-3-P through activation of a class II PI3K (PI3K-C2β). Both PtdIns-3-P and PI3K-C2β are involved in LPA-mediated cell migration. This study is the first identification of PtdIns-3-P and PI3K-C2β as downstream effectors in LPA signaling and demonstration of an intracellular role for a class II PI3K. Defining this novel PI3K-C2β- PtdIns-3-P signaling pathway may help clarify the process of cell migration and may shed new light on PI3K-mediated intracellular events.

Synthesis, structural analysis, and magnetic behaviour of three fumarate bridged coordination polymers: five-fold interpenetrated diamond-like net of Ni-II, sheets of Ni-II and Co-II

The hydrothermal reactions of Ni(NO3)(2).6H(2)O, disodium fumarate (fum) and 1,2-bis(4-pyridyl)ethane (bpe)/1,3-bis(4-pyridyl) propane (bpp) in aqueous-methanol medium yield one 3-D and one 2-D metal-organic hybrid material, [Ni(fum)(bpe)] (1) and [Ni(fum)(bpp)(H2O)] (2), respectively. Complex 1 possesses a novel unprecedented structure, the first example of an "unusual mode" of a five-fold distorted interpenetrated network with metal-ligand linkages where the four six-membered windows in each adamantane-type cage are different. The structural characterization of complex 2 evidences a buckled sheet where nickel ions are in a distorted octahedral geometry, with two carboxylic groups, one acting as a bis-chelate, the other as a bis-monodentate ligand. The metal ion completes the coordination sphere through one water molecule and two bpp nitrogens in cis position. Variable-temperature magnetic measurements of complexes 1 and 2 reveal the existence of very weak antiferromagnetic intramolecular interactions and/or the presence of single-ion zero field splitting (D) of isolated Ni-II ions in both the compounds. Experimentally, both the J parameters are close, comparable and very small. Considering zero-field splitting of Ni-II, the calculated D values are in agreement with values reported in the literature for Ni-II ions. Complex 3, [{Co(phen)}(2)(fum)(2)] (phen=1,10-phenanthroline) is obtained by diffusing methanolic solution of 1,10-phenanthroline on an aqueous layer of disodium fumarate and Co(NO3)(2).6H(2)O. It consists of dimeric Co-II(phen) units, doubly bridged by carboxylate groups in a distorted syn-syn fashion. These fumarate anions act as bis-chelates to form corrugated sheets. The 2D layer has a (4,4) topology, with the nodes represented by the centres of the dimers. The magnetic data were fitted ignoring the very weak coupling through the fumarate pathway and using a dimer model.

Differential expression of mRNAs encoding co-receptor (betaglycan) and activin type-I preovulatory and prehierarchical follicles of the putative inhibin and type-II receptors in the laying hen ovary

Ovarian follicle development is primarily regulated by an interplay between the pituitary gonadotrophins, LH and FSH, and ovary-derived steroids. Increasing evidence implicates regulatory roles of transforming growth factor-beta (TGF beta) superfamily members, including inhibins and activins. The aim of this study was to identify the expression of mRNAs encoding key receptors of the inhibin/activin system in ovarian follicles ranging from 4 mm in diameter to the dominant F1 follicle (similar to 40 turn). Ovaries were collected (n=16) from inid-sequence hens maintained on a long-day photoschedule (16h of light:8 h of darkness). All follicles removed were dissected into individual granulosa and thecal layers. RNA was extracted and cDNA synthesized. Real-time quantitative PCR was used to quantify the expression of niRNA encoding betaglycan, activin receptor (ActR) subtypes (type-I, -IIA and -IIB) and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH); receptor expression data were normalized to GAPDH expression. Detectable levels of ActRI, -IIA and -IIB and the inhibin co-receptor (betaglycan) expression were found in all granulosa and thecal layers analysed. Granulosa ActRI mRNA peaked (P < 0(.)05) in 8-9(.)9 mm follicles, whereas ActRIIA rose significantly from 6-7(.)9 mm to 8-9(.)9 nun, before filling to F3/2; levels then rose sharply (3-fold) to F1 levels. Granulosa betaglycan niRNA expression rose 3-fold from 4-5(.)9 min to 8-9(.)9 mm, before falling 4-fold to F3/2; levels then rose sharply (4-fold) to F1 levels. ActRIIB levels did not vary significantly during follicular development. Thecal ActRI mRNA expression was similar from 4-7(.)9 mm then decreased significantly to a nadir at the F4 position, before increasing 2-fold to the F1 (P < 0(.)05). Although thecal ActRIIB and -IIA expression did not vary significantly from 4 nim to F3, ActRIIB expression increased significantly (2-fold) from F3 to F1 and ActIIA, increased 22-fold from F2 to F1 (P < 0(.)05). Thecal betaglycan fell to a nadir at F6 after follicle selection; levels then increased significantly to F2, before filling similar to 50% in the F I. In all follicles studied expression of betaglycan and ActRI (granulosa: 1-0(.)65, P < 0-001, n=144/group; theca: r=0(.)49, P < 0-001, n=144/group) was well correlated. No significant correlations were identified between betaglycan and ActRIIA or -IIB. Considering all follicles analysed, granulosa mRNA expression of betaglycan, ActRI ActRIIA and ActRIIB were all significantly lower than in corresponding thecal tissue (betaglycan, 11(.)4-fold; ActRIIB, 5(.)1-fold; ActR(.) 3-8-fold: ActRIIA, 2(.)8-fold). The co-localization of type-I and -II activin receptors and betaglycan on granulosa and thecal cells are consistent with a local auto/paracrine role of inhibins and activins in modulating ovarian follicle development, selection and progression in the domestic fowl.