Rôle de l'AmtB dans la régulation de la nitrogénase et la production d'hydrogène chez la bactérie Rhodobacter capsulatus

L’azote est l’élément le plus abondant dans l’atmosphère terrestre avec un pourcentage atteignant 78 %. Composant essentiel pour la biosynthèse des matériels organiques cellulaires, il est inutilisable sous sa forme diatomique (N2) très stable par la plupart des organismes. Seules les bactéries dites diazotrophiques comme Rhodobacter capsulatus sont capables de fixer l’azote moléculaire N2 par le biais de la synthèse d’une enzyme, la nitrogénase. Cette dernière catalyse la réduction du N2 en ammonium (NH4) qui peut alors être assimilé par d’autres organismes. La synthèse et l’activité de la nitrogénase consomment beaucoup d’énergie ce qui implique une régulation rigoureuse et son inhibition tant qu’une quantité suffisante d’ammonium est disponible. Parmi les protéines impliquées dans cette régulation, la protéine d’intérêt AmtB est un transporteur membranaire responsable de la perception et le transport de l’ammonium. Chez R. capsulatus, il a été démontré que suite à l’addition de l’ammonium, l’AmtB inhibe de façon réversible (switch off/switch on) l’activité de la nitrogénase en séquestrant la protéine PII GlnK accompagnée de l’ajout d’un groupement ADP ribose sur la sous unités Fe de l’enzyme par DraT. De plus, la formation de ce complexe à lui seul ne serait pas suffisant pour cette inactivation, ce qui suggère la séquestration d’une troisième protéine, DraG, afin d’inhiber son action qui consiste à enlever l’ADP ribose de la nitrogénase et donc sa réactivation. Afin de mieux comprendre le fonctionnement de l’AmtB dans la régulation et le transport de l’ammonium à un niveau moléculaire et par la même occasion la fixation de l’azote, le premier volet de ce mémoire a été d’introduire une mutation ponctuelle par mutagénèse dirigée au niveau du résidu conservé W237 de l’AmtB. La production d’hydrogène est un autre aspect longtemps étudié chez R. capsulatus. Cette bactérie est capable de produire de l’hydrogène à partir de composés organiques par photofermentation suite à l’intervention exclusive de la nitrogénase. Plusieurs études ont été entreprises afin d’améliorer la production d’hydrogène. Certaines d’entre elles se sont intéressées à déterminer les conditions optimales qui confèrent une production maximale de gaz tandis que d’autres s’intéressent au fonctionnement de la bactérie elle même. Ainsi, le fait que la bioproduction de H2 par fermentation soit catalysée par la nitrogénase cela implique la régulation de l’activité de cette dernière par différents mécanismes dont le switch off par ADP ribosylation de l’enzyme. De ce fait, un mutant de R. capsulatus dépourvu d’AmtB (DG9) a été étudié dans la deuxième partie de cette thèse en termes d’activité de la nitrogénase, de sa modification par ADP ribosylation avec la détection des deux protéines GlnK et DraG qui interviennent dans cette régulation pour connaitre l’influence de différents acides aminés sur la régulation de la nitrogénase et pour l‘utilisation future de cette souche dans la production d’H2 car R. capsulatus produit de l’hydrogène par photofermentation grâce à cette enzyme. Les résultats obtenus ont révélé une activité de la nitrogénase continue et ininterrompue lorsque l’AmtB est absent avec une activité maximale quand la proline est utilisée comme source d’azote durant la culture bactérienne ce qui implique donc que l’abolition de l’activité de cette protéine entraine une production continue d’H2 chez R. capsulatus lorsque la proline est utilisée comme source d’azote lors de la culture bactérienne. Par ailleurs, avec des Western blots on a pu déterminer l’absence de régulation par ADP ribosylation ainsi que les expressions respectives de GlnK et DraG inchangées entre R. capsulatus sauvage et muté. En conclusion, la nitrogénase n’est pas modifiée et inhibée lorsque l’amtB est muté ce qui fait de la souche R. capsulatus DG9 un candidat idéal pour la production de biohydrogène en particulier lorsque du glucose et de la proline sont respectivement utilisés comme source de carbone et d'azote pour la croissance.

L’entérotoxine STb d’Escherichia coli déloge la claudine-1 des jonctions serrées

Escherichia coli produit diverses entérotoxines thermolabiles et thermostables. STb est une toxine de faible poids moléculaire résistant à la chaleur chargée de la diarrhée chez les animaux de la ferme. Une étude antérieure a montré que les cellules ayant internalisé la toxine STb provoquent un dysfonctionnement de la barrière épithéliale par des changements dans les protéines des jonctions serrées (TJ). Ces modifications contribuent probablement à la diarrhée observée. Pour mieux comprendre le mécanisme de l'augmentation de la perméabilité intestinale, nous avons traité les cellules du côlon humain (T84) avec la toxine purifiée STb une fois que les cellules ont été récoltées et les protéines extraites. Après l'utilisation d'une solution contenant 1% de Nonidet P-40 (un détergent non dénaturant, non ionique), nous avons étudié la distribution de la claudine -1, une protéine majeure des TJs, responsable de l'imperméabilité de l'épithélium, entre la membrane (NP40-insoluble) et le cytoplasme (NP40-soluble). En utilisant l’immunoblot et la microscopie confocale, nous avons observé que le traitement des monocouches de cellules T84 avec STb induit la redistribution de la claudine-1. Après 24h, les cellules cultivées en milieu faible en Ca+ (5 uM) et traitées par STb, ont montré qu’environ 40 % de plus de la claudine-1 se sont délogées dans le cytoplasme par comparaison au contrôle. En passant d’un milieu faible à un milieu contenant des quantités physiologiques de Ca++ (1,8 mM) nous avons observé une augmentation du taux de claudine- 1 délogé, comme la délocalisation comparable et ce, après 6h. Un milieu supplémenté avec la même concentration de Mg++ ou Zn++ n'a pas affecté le taux de délogement comparé au milieu contenant une faible teneur en Ca++. En utilisant des anticorps anti-phosphosérine et anti-phosphothréonine, nous avons observé que la perte des claudines-1 de la membrane a été accompagnée par une déphosphorylation de cette protéine des TJs. Dans l'ensemble, nos résultats ont montré une importante redistribution de la claudine-1 dans les cellules traitées par la toxine STb. La perte de la claudine-1 phosphorylée de la membrane est susceptible d'être impliquée dans la perméabilité accrue observée. Les mécanismes par lesquels ces changements sont provoqués restent à élucider.

Campylobacter dans différents environnements aquatiques : quantification et génotypage afin de mieux évaluer les risques potentiels d’infection pour l’être humain

Campylobacter est l’agent pathogène zoonotique responsable de la majorité des gastro-entérites d’origine bactérienne chez l’homme. Les produits de volaille représentent la principale source d’infection; toutefois, l’exposition peut également découler de contacts directs avec les animaux ou avec l’eau. Une forte variation saisonnière est présente dans les cas rapportés, qui n’est toujours pas élucidée : les eaux environnementales, sources d’infection connues, sont soupçonnées. Cette étude transversale a été réalisée dans la région Sud-Est du Québec (Canada) où Campylobacter fut quantifié et génotypé à partir de différentes sources d’eau (eaux de captage, récréatives et usées) et de cas cliniques afin d’évaluer les risques potentiels posé par l’eau environnementale. Différents essais PCR en temps réel furent appliqués à l’eau environnementale et comparés: 2 ont été sélectionnés pour leur spécificité et sensibilité de quantification. Les courbes standards ont été calibrées en utilisant la PCR digitale pour déterminer précisément les concentrations. Les isolats environnementaux et cliniques furent comparés génétiquement en utilisant le CGF (« comparative genomic fingerprinting »). Les eaux usées étaient plus contaminées que les eaux de captage et récréatives (3.9Log, 1.7Log et 1.0Log cellules/L en moyenne, respectivement). Six pour cent des isolats d’eaux environnementales étaient génétiquement similaires (100 % homologie) aux isolats cliniques. Les cas cliniques de campylobactériose d’été montraient des isolats avec davantage de similarités génétiques avec les isolats retrouvés dans l’eau environnementale comparativement aux autres saisons (p<0.01). Les faibles concentrations et similarités génétiques entre les isolats d’eau et cliniques suggèrent un risque de transmission possible, mais faible.

Biochemical Effects of Different Phenolic Compounds on Oreochromis Mossambicus (Peters)

Dept.of Marine Biology,Microbiology & Biochemistry,Cochin University of Science and Technology

Marine Actinomycetes as Source of Antiviral Agents and as Probionts for Penaeus monodon Culture Systems

The present study revealed the importance of marine actinomycetes as a potent source of bio active secondary metabolites. The selected isolates were capable of protecting Peaneus monodon against WSSV infection. They also proved to be inhibitory to vibrios and is a rich pool of hydrolytic enzymes. Their capacity to proliferate in saline environments and their property of non-pathogenicity to prawns makes them good candidates to be applied as probionts in penaeid shrimp aquaculture. They also enhanced the immune status of shrimps challenged with WSSV and act as a good source of antioxidants. Exploitation of the potential for the prophylactic and therapeutic measures in aquatic animal health management would be highly rewarding. This work is a preliminary study targeting marine actinomycetes as a source of antiviral compounds and as probionts in Penaeus monodon culture systems. More work is needed to understand the nature and mode of action of the bioactive compound, the various aspects of immune and antioxidant responses under challenge and when exposed to pro active treatments, and the dose and frequency of application of such compounds under rearing conditions.

Kinetic models as a route to control acrylamide formation in food

Reports that heat processing of foods induces the formation of acrylamide heightened interest in the chemistry, biochemistry, and safety of this compound. Acrylamide-induced neurotoxicity, reproductive toxicity, genotoxicity, and carcinogenicity are potential human health risks based on animal studies. Because exposure of humans to acrylamide can come from both external sources and the diet, there exists a need to develop a better understanding of its formation and distribution in food and its role in human health. To contribute to this effort, experts from eight countries have presented data on the chemistry, analysis, metabolism, pharmacology, and toxicology of acrylamide. Specifically covered are the following aspects: exposure from the environment and the diet; biomarkers of exposure; risk assessment; epidemiology; mechanism of formation in food; biological alkylation of amino acids, peptides, proteins, and DNA by acrylamide and its epoxide metabolite glycidamide; neurotoxicity, reproductive toxicity, and carcinogenicity; protection against adverse effects; and possible approaches to reducing levels in food. Cross-fertilization of ideas among several disciplines in which an interest in acrylamide has developed, including food science, pharmacology, toxicology, and medicine, will provide a better understanding of the chemistry and biology of acrylamide in food, and can lead to the development of food processes to decrease the acrylamide content of the diet.

Mitochondrial DNA Diversity of Orchid Bee Euglossa fimbriata (Hymenoptera: Apidae) Populations Assessed by PCR-RFLP

Euglossa fimbriata is a euglossine species widely distributed in Brazil and occurring primarily in Atlantic Forest remnants. In this study, the genetic mitochondrial structure of E. fimbriata from six Atlantic Forest fragments was studied by RFLP analysis of three PCR-amplified mtDNA gene segments (16S, COI-COII, and cyt b). Ten composite haplotypes were identified, six of which were exclusive and represented singleton mitotypes. Low haplotype diversity (0.085-0.289) and nucleotide diversity (0.000-0.002) were detected within samples. AMOVA partitioned 91.13% of the overall genetic variation within samples and 8.87% (I center dot(st) = 0.089; P < 0.05) among samples. Pairwise comparisons indicated high levels of differentiation among some pairs of samples (I center dot(st) = 0.161-0.218; P < 0.05). These high levels indicate that these populations of E. fimbriata, despite their highly fragmented landscape, apparently have not suffered loss of genetic variation, suggesting that this particular population is not currently endangered.

Characterization of a beta-1,3-glucanase active in the alkaline midgut of Spodoptera frugiperda larvae and its relation to beta-glucan-binding proteins

Spodoptera frugiperda beta-1,3-glucanase (SLam) was purified from larval midgut. It has a molecular mass of 37.5 kDa, an alkaline optimum pH of 9.0, is active against beta-1,3-glucan (laminarin), but cannot hydrolyze yeast beta-1,3-1,6-glucan or other polysaccharides. The enzyme is an endoglucanase with low processivity (0.4), and is not inhibited by high concentrations of substrate. In contrast to other digestive beta-1,3-glucanases from insects, SLam is unable to lyse Saccharomyces cerevisae cells. The cDNA encoding SLam was cloned and sequenced, showing that the protein belongs to glycosyl hydrolase family 16 as other insect glucanases and glucan-binding proteins. Multiple sequence alignment of beta-1,3-glucanases and beta-glucan-binding protein supports the assumption that the beta-1,3-glucanase gene duplicated in the ancestor of mollusks and arthropods. One copy originated the derived beta-1,3-glucanases by the loss of an extended N-terminal region and the beta-glucan-binding proteins by the loss of the catalytic residues. SLam homology modeling suggests that E228 may affect the ionization of the catalytic residues, thus displacing the enzyme pH optimum. SLam antiserum reacts with a single protein in the insect midgut. Immunocytolocalization shows that the enzyme is present in secretory vesicles and glycocalyx from columnar cells. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The Diversity of Polyketide Synthase Genes from Sugarcane-Derived Fungi

The chemical ecology and biotechnological potential of metabolites from endophytic and rhizosphere fungi are receiving much attention. A collection of 17 sugarcane-derived fungi were identified and assessed by PCR for the presence of polyketide synthase (PKS) genes. The fungi were all various genera of ascomycetes, the genomes of which encoded 36 putative PKS sequences, 26 shared sequence homology with beta-ketoacyl synthase domains, while 10 sequences showed homology to known fungal C-methyltransferase domains. A neighbour-joining phylogenetic analysis of the translated sequences could group the domains into previously established chemistry-based clades that represented non-reducing, partially reducing and highly reducing fungal PKSs. We observed that, in many cases, the membership of each clade also reflected the taxonomy of the fungal isolates. The functional assignment of the domains was further confirmed by in silico secondary and tertiary protein structure predictions. This genome mining study reveals, for the first time, the genetic potential of specific taxonomic groups of sugarcane-derived fungi to produce specific types of polyketides. Future work will focus on isolating these compounds with a view to understanding their chemical ecology and likely biotechnological potential.

Increase in gastric pH reduces hypotensive effect of oral sodium nitrite in rats

The new pathway nitrate-nitrite-nitric oxide (NO) has emerged as a physiological alternative to the classical enzymatic pathway for NO formation from L-arginine. Nitrate is converted to nitrite by commensal bacteria in the oral cavity and the nitrite formed is then swallowed and reduced to NO under the acidic conditions of the stomach. In this study, we tested the hypothesis that increases in gastric pH caused by omeprazole could decrease the hypotensive effect of oral sodium nitrite. We assessed the effects of omeprazole treatment on the acute hypotensive effects produced by sodium nitrite in normotensive and L-NAME-hypertensive free-moving rats. In addition, we assessed the changes in gastric pH and plasma levels of nitrite, NOx (nitrate+ nitrite), and S-nitrosothiols caused by treatments. We found that the increases in gastric pH induced by omeprazole significantly reduced the hypotensive effects of sodium nitrite in both normotensive and L-NAME-hypertensive rats. This effect of omeprazole was associated with no significant differences in plasma nitrite, NOx, or S-nitrosothiol levels. Our results suggest that part of the hypotensive effects of oral sodium nitrite may be due to its conversion to NO in the acidified environment of the stomach. The increase in gastric pH induced by treatment with omeprazole blunts part of the beneficial cardiovascular effects of dietary nitrate and nitrite. (c) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Synthesis, structure and conformation of oligo- and polysaccharides

Carbohydrates are a complex group of biomolecules with a high structural diversity. Their almost omnipresent occurrence has generated a broad field of research in both biology and chemistry. This thesis focuses on three different aspects of carbohydrate chemistry, synthesis, structure elucidation and the conformational analysis of carbohydrates. The first paper describes the synthesis of a penta- and a tetrasaccharide related to the highly branched capsular polysaccharide from Streptococcus pneumoniae type 37. In the second paper, the structure of the O-antigenic repeating unit from the lipopolysaccharide of E. coli 396/C1 was determined along with indications of the structure of the biological repeating unit. In addition, its structural and immunological relationship with E. coli O126 is discussed. In the third paper, partially protected galactopyranosides were examined to clarify the origin of an intriguing 4JHO,H coupling, where a W-mediated coupling pathway was found to operate. In the fourth paper, the conformation of methyl a-cellobioside is studied with a combination of molecular dynamics simulations and NMR spectroscopy. In addition to the expected syn-conformation, detection and quantification of anti-ø and anti-ψ conformers was also possible.

How different is water crystallization from polymer crystallization under confinement?

Ziel der vorliegenden Dissertation war es, Einblicke in das Kristallisationsverhalten weicher Materie („soft matter“), wie verschiedener Polymere oder Wasser, unter räumlicher Einschränkung („confinement“) zu erlangen. Dabei sollte untersucht werden, wie, weshalb und wann die Kristallisation in nanoporösen Strukturen eintritt. Desweiteren ist Kristallisation weicher Materie in nanoporösen Strukturen nicht nur aus Aspekten der Grundlagenforschung von großem Interesse, sondern es ergeben sich zahlreiche praktische Anwendungen. Durch die gezielte Steuerung der Kristallinität von Polymeren könnten somit Materialien mit verschiendenen mechanischen und optischen Eigenschaften erhalten werden. Desweiteren wurde auch räumlich eingeschränktes Wasser untersucht. Dieses spielt eine wichtige Rolle in der Molekularbiologie, z.B. für das globuläre Protein, und als Wolkenkondensationskeime in der Atmosphärenchemie und Physik. Auch im interstellaren Raum ist eingeschränktes Wasser in Form von Eispartikeln anzutreffen. Die Kristallisation von eingeschränktem Wasser zu verstehen und zu beeinflussen ist letztlich auch für die Haltbarkeit von Baumaterialien wie etwa Zement von großem Interesse.rnUm dies zu untersuchen wird Wasser in der Regel stark abgekühlt und das Kristallisationsverhalten in Abhängigkeit des Volumens untersucht. Dabei wurde beobachtet, dass Mikro- bzw. Nanometer große Volumina erst ab -38 °C bzw. -70 °C kristallisieren. Wasser unterliegt dabei in der Regel dem Prozess der homogenen Nukleation. In der Regel gefriert Wasser aber bei höheren Temperaturen, da durch Verunreinigungen eine vorzeitige, heterogene Nukleation eintritt.rnDie vorliegende Arbeit untersucht die sachdienlichen Phasendiagramme von kristallisierbaren Polymeren und Wasser unter räumlich eingeschränkten Bedingungen. Selbst ausgerichtetes Aluminiumoxid (AAO) mit Porengrößen im Bereich von 25 bis 400 nm wurden als räumliche Einschränkung sowohl für Polymere als auch für Wasser gewählt. Die AAO Nanoporen sind zylindrisch und parallel ausgerichtet. Außerdem besitzen sie eine gleichmäßige Porenlänge und einen gleichmäßigen Durchmesser. Daher eignen sie sich als Modelsystem um Kristallisationsprozesse unter wohldefinierter räumlicher Einschränkung zu untersuchen.rnEs wurden verschiedene halbkristalline Polymere verwendet, darunter Poly(ethylenoxid), Poly(ɛ-Caprolacton) und Diblockcopolymere aus PEO-b-PCL. Der Einfluss der Porengröße auf die Nukleation wurde aus verschiedenen Gesichtspunkten untersucht: (i) Einfluss auf den Nukleationmechanismus (heterogene gegenüber homogener Nukleation), (ii) Kristallorientierung und Kristallinitätsgrad und (iii) Zusammenhang zwischen Kristallisationstemperatur bei homogener Kristallisation und Glasübergangstemperatur.rnEs konnte gezeigt werden, dass die Kristallisation von Polymeren in Bulk durch heterogene Nukleation induziert wird und das die Kristallisation in kleinen Poren hauptsächlich über homogene Nukleation mit reduzierter und einstellbarer Kristallinität verläuft und eine hohe Kristallorientierung aufweist. Durch die AAOs konnte außerdem die kritische Keimgröße für die Kristallisation der Polymere abgeschätzt werden. Schließlich wurde der Einfluss der Polydispersität, von Oligomeren und anderen Zusatzstoffen auf den Nukleationsmechanismus untersucht.rn4rnDie Nukleation von Eis wurde in den selben AAOs untersucht und ein direkter Zusammenhang zwischen dem Nukleationstyp (heterogen bzw. homogen) und der gebildeten Eisphase konnte beobachtet werden. In größeren Poren verlief die Nukleation heterogen, wohingegen sie in kleineren Poren homogen verlief. Außerdem wurde eine Phasenumwandlung des Eises beobachtet. In den größeren Poren wurde hexagonales Eis nachgewiesen und unter einer Porengröße von 35 nm trat hauptsächlich kubisches Eis auf. Nennenswerter Weise handelte es sich bei dem kubischem Eis nicht um eine metastabile sondern eine stabile Phase. Abschließend wird ein Phasendiagramm für räumlich eingeschränktes Wasser vorgeschlagen. Dieses Phasendiagramm kann für technische Anwendungen von Bedeutung sein, so z.B. für Baumaterial wie Zement. Als weiteres Beispiel könnten AAOs, die die heterogene Nukleation unterdrücken (Porendurchmesser ≤ 35 nm) als Filter für Reinstwasser zum Einsatz kommen.rnNun zur Anfangs gestellten Frage: Wie unterschiedlich sind Wasser und Polymerkristallisation voneinander unter räumlicher Einschränkung? Durch Vergleich der beiden Phasendiagramme kommen wir zu dem Schluss, dass beide nicht fundamental verschieden sind. Dies ist zunächst verwunderlich, da Wasser ein kleines Molekül ist und wesentlich kleiner als die kleinste Porengröße ist. Wasser verfügt allerdings über starke Wasserstoffbrückenbindungen und verhält sich daher wie ein Polymer. Daher auch der Name „Polywasser“.

The venom composition of the parasitic wasp Chelonus inanitus resolved by combined expressed sequence tags analysis and proteomic approach

Background Parasitic wasps constitute one of the largest group of venomous animals. Although some physiological effects of their venoms are well documented, relatively little is known at the molecular level on the protein composition of these secretions. To identify the majority of the venom proteins of the endoparasitoid wasp Chelonus inanitus (Hymenoptera: Braconidae), we have randomly sequenced 2111 expressed sequence tags (ESTs) from a cDNA library of venom gland. In parallel, proteins from pure venom were separated by gel electrophoresis and individually submitted to a nano-LC-MS/MS analysis allowing comparison of peptides and ESTs sequences. Results About 60% of sequenced ESTs encoded proteins whose presence in venom was attested by mass spectrometry. Most of the remaining ESTs corresponded to gene products likely involved in the transcriptional and translational machinery of venom gland cells. In addition, a small number of transcripts were found to encode proteins that share sequence similarity with well-known venom constituents of social hymenopteran species, such as hyaluronidase-like proteins and an Allergen-5 protein. An overall number of 29 venom proteins could be identified through the combination of ESTs sequencing and proteomic analyses. The most highly redundant set of ESTs encoded a protein that shared sequence similarity with a venom protein of unknown function potentially specific of the Chelonus lineage. Venom components specific to C. inanitus included a C-type lectin domain containing protein, a chemosensory protein-like protein, a protein related to yellow-e3 and ten new proteins which shared no significant sequence similarity with known sequences. In addition, several venom proteins potentially able to interact with chitin were also identified including a chitinase, an imaginal disc growth factor-like protein and two putative mucin-like peritrophins. Conclusions The use of the combined approaches has allowed to discriminate between cellular and truly venom proteins. The venom of C. inanitus appears as a mixture of conserved venom components and of potentially lineage-specific proteins. These new molecular data enrich our knowledge on parasitoid venoms and more generally, might contribute to a better understanding of the evolution and functional diversity of venom proteins within Hymenoptera.

Position-dependent effects on stability in tricyclo-DNA modified oligonucleotide duplexes

A series of oligodeoxyribonucleotides and oligoribonucleotides containing single and multiple tricyclo(tc)-nucleosides in various arrangements were prepared and the thermal and thermodynamic transition profiles of duplexes with complementary DNA and RNA evaluated. Tc-residues aligned in a non-continuous fashion in an RNA strand significantly decrease affinity to complementary RNA and DNA, mostly as a consequence of a loss of pairing enthalpy DeltaH. Arranging the tc-residues in a continuous fashion rescues T(m) and leads to higher DNA and RNA affinity. Substitution of oligodeoxyribonucleotides in the same way causes much less differences in T(m) when paired to complementary DNA and leads to substantial increases in T(m) when paired to complementary RNA. CD-spectroscopic investigations in combination with molecular dynamics simulations of duplexes with single modifications show that tc-residues in the RNA backbone distinctly influence the conformation of the neighboring nucleotides forcing them into higher energy conformations, while tc-residues in the DNA backbone seem to have negligible influence on the nearest neighbor conformations. These results rationalize the observed affinity differences and are of relevance for the design of tc-DNA containing oligonucleotides for applications in antisense or RNAi therapy.

Quantification of oxidized levels of specific RNA species using an aldehyde reactive probe

Emerging evidence has shown that oxidation of RNA, including messenger RNA (mRNA), is elevated in several age-related diseases, although investigation of oxidized levels of individual RNA species has been limited. Recently we reported that an aldehyde reactive probe (ARP) quantitatively reacts with oxidatively modified depurinated/depyrimidinated (abasic) RNA. Here we report a novel method to isolate oxidized RNA using ARP and streptavidin beads. An oligo RNA containing abasic sites that were derivatized with ARP was pulled down by streptavidin beads, whereas a control oligo RNA was not. In vitro oxidized RNA, as well as total cellular RNA, isolated from oxidatively stressed cells was also pulled down, dependent on oxidation level, and concentrated in the pull-down fraction. Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) using RNA in the pull-down fraction demonstrated that several gene transcripts were uniquely increased in the fraction by oxidative stress. Thus, our method selectively concentrates oxidized RNA by pull-down and enables the assessment of oxidation levels of individual RNA species. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.