Early Endosomes Are Required for Major Histocompatiblity Complex Class II Transport to Peptide-loading Compartments

Antigen presentation to CD4+ T lymphocytes requires transport of newly synthesized major histocompatibility complex (MHC) class II molecules to the endocytic pathway, where peptide loading occurs. This step is mediated by a signal located in the cytoplasmic tail of the MHC class II-associated Ii chain, which directs the MHC class II-Ii complexes from the trans-Golgi network (TGN) to endosomes. The subcellular machinery responsible for the specific targeting of MHC class II molecules to the endocytic pathway, as well as the first compartments these molecules enter after exit from the TGN, remain unclear. We have designed an original experimental approach to selectively analyze this step of MHC class II transport. Newly synthesized MHC class II molecules were caused to accumulate in the Golgi apparatus and TGN by incubating the cells at 19°C, and early endosomes were functionally inactivated by in vivo cross-linking of transferrin (Tf) receptor–containing endosomes using Tf-HRP complexes and the HRP-insoluble substrate diaminobenzidine. Inactivation of Tf-containing endosomes caused a marked delay in Ii chain degradation, peptide loading, and MHC class II transport to the cell surface. Thus, early endosomes appear to be required for delivery of MHC class II molecules to the endocytic pathway. Under cross-linking conditions, most αβIi complexes accumulated in tubules and vesicles devoid of γ-adaptin and/or mannose-6-phosphate receptor, suggesting an AP1-independent pathway for the delivery of newly synthesized MHC class II molecules from the TGN to endosomes.

Structural model of cytochrome b559 in photosystem II based on a mutant with genetically fused subunits

Photosystem II is a reaction center protein complex located in photosynthetic membranes of plants, algae, and cyanobacteria. Using light energy, photosystem II catalyzes the oxidation of water and the reduction of plastoquinone, resulting in the release of molecular oxygen. A key component of photosystem II is cytochrome b559, a membrane-embedded heme protein with an unknown function. The cytochrome is unusual in that a heme links two separate polypeptide subunits, α and β, either as a heterodimer (αβ) or as two homodimers (α2 and β2). To determine the structural organization of cytochrome b559 in the membrane, we used site-directed mutagenesis to fuse the coding regions of the two respective genes in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. In this construction, the C terminus of the α subunit (9 kDa) is attached to the N terminus of the β subunit (5 kDa) to form a 14-kDa αβ fusion protein that is predicted to have two membrane-spanning α-helices with antiparallel orientations. Cells containing the αβ fusion protein grow photoautotrophically and assemble functional photosystem II complexes. Optical spectroscopy shows that the αβ fusion protein binds heme and is incorporated into photosystem II. These data support a structural model of cytochrome b559 in which one heme is coordinated to an α2 homodimer and a second heme is coordinated to a β2 homodimer. In this model, each photosystem II complex contains two cytochrome b559 hemes, with the α2 heme located near the stromal side of the membrane and the β2 heme located near the lumenal side.

Proteolysis of major histocompatibility complex class II-associated invariant chain is regulated by the alternatively spliced gene product, p41.

Invariant chain (Ii) is an intracellular type II transmembrane glycoprotein that is associated with major histocompatibility complex class II molecules during biosynthesis. Ii exists in two alternatively spliced forms, p31 and p41. Both p31 and p41 facilitate folding of class II molecules, promote egress from the endoplasmic reticulum, prevent premature peptide binding, and enhance localization to proteolytic endosomal compartments that are thought to be the sites for Ii degradation, antigen processing, and class II-peptide association. In spite of the dramatic and apparently equivalent effects that p31 and p41 have on class II biosynthesis, the ability of invariant chain to enhance antigen presentation to T cells is mostly restricted to p41. Here we show that degradation of Ii leads to the generation of a 12-kDa amino-terminal fragment that in p41-positive, but not in p31-positive, cells remains associated with class II molecules for an extended time. Interestingly, we find that coexpression of the two isoforms results in a change in the pattern of p31 degradation such that endosomal processing of p31 also leads to extended association of a similar 12-kDa fragment with class II molecules. These data raise the possibility that p41 may have the ability to impart its pattern of proteolytic processing on p31 molecules expressed in the same cells. This would enable a small number of p41 molecules to modify the post-translational transport and/or processing of an entire cohort of class II-Ii complexes in a manner that could account for the unique ability of p41 to enhance antigen presentation.

Polímeros de coordenação à base de cobalto(II) e N,N'-bis(4-piridil)-1,4,5,8-naftaleno diimida como ligante e suas propriedade estruturais, espectroscópicas e fotoelétricas

Polímeros de coordenação têm atraído a atenção de pesquisadores na última década por conta de sua incrível versatilidade e virtualmente infinito número de possibilidades de combinação de ligantes orgânicos e centros metálicos. Estes compostos normalmente herdam as características magnéticas, eletrônicas e espectroscópicas de seus componentes base. Entretanto, apesar do crescente número de trabalhos na área, ainda são raros os polímeros de coordenação que apresentem condutividade elétrica. Para este fim, utilizou-se a N,N\'-bis(4-piridil)-1,4,5,8-naftaleno diimida, ou NDI-py, que pertence a uma classe de compostos rígidos, planares, quimicamente e termicamente estáveis e que já foram extensamente estudados por suas propriedades fotoeletroquímicas e semicondução do tipo n. O primeiro polímero de coordenação sintetizado, MOF-CoNDI-py-1, indicou ser um polímero linear, de estrutura 1D. O segundo, MOF-CoNDI-py-2, que conta com ácido tereftálico como ligante suporte, é um sólido cristalino com cela unitária monoclínica pertencente ao grupo espacial C2/c, determinado por difração de raios-X de monocristal. A rede apresenta um arranjo trinuclear de íons Co(II) alto spin com coordenados em uma geometria de octaedro distorcido, enquanto os ligantes NDI-py se encontram em um arranjo paralelo na estrutura, em distâncias apropriadas para transferência eletrônica. Com o auxílio de cálculo teóricos a nível de DFT, foi realizado um estudo aprofundado dos espectros eletrônicos e vibracionais, com atribuição das transições observadas, tanto para o MOF-CoNDI-py-2 quanto para o ligante NDI-py livre. A rede de coordenação absorve em toda a região do espectro eletrônico analisada, de 200 nm a 2500 nm, além de apresentar luminescência com característica do ligante. Dispositivos eletrônicos fabricados com um cristal do MOF-CoNDI-py-2 revelaram condutividades da ordem de 7,9 10-3 S cm -1, a maior já observada para um MOF. Além de elevada, a condutividade elétrica dos cristais demonstrou-se altamente anisotrópica, sendo significativamente menos condutor em algumas direções. Os perfis de corrente versus voltagem foram analisados em termos de mecanismos de condutividade, sendo melhores descritos por um mecanismo limitado pelo eletrodo to tipo Space-Charge Limited Current, concordando com a proposta de condutividade através dos planos de NDI-py na rede. A condutividade dos cristais também é fortemente dependente de luz, apresentando fotocondução quando irradiado por um laser vermelho, de 632 nm, enquanto apresenta um comportamento fotorresistivo frente a uma fonte de luz branca. Estes resultados, combinados, trazem um MOF em uma estrutura incomum e com elevada condutividade elétrica, modulada por luz, em medidas diretas de corrente. Não existem exemplos conhecidos de MOFs na literatura com estas características.

Propriedades fotoquímicas de alguns complexos de ferro(II) e rênio(I)

Neste trabalho, foram estudadas as propriedades fotoquímica e/ou fotofísica de alguns compostos de coordenação de rênio(l) e ferro(I I). A irradiação dos complexos fac-[Re(CO)3(NN)(trans-L)]+, NN= 4,7-difenil-1,10- fenantrolina (ph2phen) ou 5-cloro-1,10-fenantrolina (Clphen) e L = 1,2-bis(4-piridil)etileno (bpe) ou 4-estirilpiridina (stpy), em acetonitrila ou em filme de poli(metacrilato de metila) (PMMA) resulta em variações espectrais condizentes com a fotoisomerização trans-cis do ligante coordenado. A determinação dos rendimentos quânticos para a fotorreação pela variação espectral resultou em valores aparentes, uma vez que o reagente e o fotoproduto absorvem na mesma região. Para a determinação do rendimento quântico real, Φreal, utilizou-se a técnica de 1H RMN, na qual os sinais do fotoproduto e do reagente são observados em regiões distintas com diferentes constantes de acoplamento. Os valores de Φreal obtidos para fac-[Re(CO)3h(NN)(trans-bpe)]+ (ph2phen: Φ313= 0,43 ± 0,03; Φ365= 0,44 ± 0,02; Φ404= 0,43 ± 0,02; Clphen: Φ313= 0,56 ± 0,03; Φ365= 0,55 ± 0,04; Φ404= 0,57 ± 0,06) são independentes do comprimento de onda de irradiação, indicando a existência de um único canal para a população do estado excitado 3ILtrans-bpe. Por outro lado, para fac-[Re(CO)3(NN)(trans-stpy)]+, os valores de Φreal sob irradiação a 404 nm são menores que os determinados para os demais comprimentos de onda de irradiação (ph2phen: Φ313= 0,60 ± 0,05; Φ365= 0,64 ± 0,09; Φ404= 0,42 ± 0,03; Clphen: Φ313= 0,52 ± 0,05; Φ365= 0,58 ± 0,02; Φ404= 0,41 ± 0,06), indicando que, a energias maiores, em que o Iigante absorve significativamente, deve existir a contribuição de outro canal para a população do estado excitado 3ILtrans-stpy. A eficiência do fotoprocesso foi avaliada por meio da substituição dos ligantes NN e/ou L, e a diferença nos valores de Φreal entre os complexos deve estar relacionada principalmente com as distintas eficiências de cruzamento intersistemas. o fotoprocesso altera as propriedades fotofísicas desses complexos. Os isômeros trans apresentam fraca ou nenhuma emissão a 298 K, enquanto os fotoprodutos, fac-[Re(CO)3(NN)(cis-L)]+, apresentam intensa luminescência dominada pelo estado excitado 3MLCTRe→NN, que é sensivel à rigidez do meio. A reatividade fotoquímica dos pentacianoferratos(II) [Fe(CN)5 (NN)]3-, NN= 2aminobenzilamina (aba), 2-aminobenzamida (ab), 2-(dimetilaminometil)-3-hidroxipiridina (dmampy), 2-aminometilpiridina (ampy), 2-aminoetilpiridina (aepy) ou 2-(2metilaminoetil) piridina (maepy), também foi investigada. A irradiação desses complexos resulta na fotossubstituição do CN-, a qual só pode ser detectada quando o ligante possui um segundo grupo coordenante nas proximidades da esfera de coordenação. Os rendimentos quânticos da fotossubstituição são dependentes do comprimento de onda de irradiação (Φ313= 0,13 ± 0,01; Φ334= 0,091 ± 0,001; Φ365= 0,056 ± 0,002; Φ404= 0,022 ± 0,002; Φ436= 0,015 ± 0,001, por exemplo, para NN = aba) e indicam a existência de canais distintos pelos quais a fotorreação ocorre ou as diferentes eficiências de cruzamento intersistema para a população do estado excitado reativo. A eficiência do fotoprocesso também depende do Iigante utilizado (λirr= 365 nm: Φaba= 0,056, Φab= 0,14, Φampy= 0,046, Φaepy= 0,066, Φmaepy= 0,069 e Φdmampy= 0,12). Na série das diaminas, o rendimento quântico é maior para [Fe(CN)5(ab)]3-, que possui dois sítios para ocorrer o fechamento do anel. Na série das aminopiridinas, observa-se a influência do comprimento da cadeia na eficiência do fechamento do anel. A presença de metilas ligadas ao nitrogênio alifático deve ter pouca ou nenhuma influência na eficiência do fotoprocesso.

Síntese e caracterização de nanomateriais superparamagnéticos do tipo core-shell para aplicação em catálise e biomedicina

As diversas aplicações tecnológicas de nanopartículas magnéticas (NPM) vêm intensificando o interesse por materiais com propriedades magnéticas diferenciadas, como magnetização de saturação (MS) intensificada e comportamento superparamagnético. Embora MNP metálicas de Fe, Co e bimetálicas de FeCo e FePt possuam altos valores de MS, sua baixa estabilidade química dificulta aplicações em escala nanométrica. Neste trabalho foram sintetizadas NPM de Fe, Co, FeCo e FePt com alta estabilidade química e rigoroso controle morfológico. NPM de óxido metálicos (Fe e Co) também foram obtidas. Dois métodos de síntese foram empregados. Usando método baseado em sistemas nanoheterogêneos (sistemas micelares ou de microemulsão inversa), foram sintetizadas NPM de Fe3O4 e Co metálico. Foram empregados surfactantes cátion-substituídos: dodecil sulfato de ferro(III) (FeDS) e dodecil sulfato de cobalto(II) (CoDS). Para a síntese das NPM, foram estudados e determinados a concentração micelar crítica do FeDS em 1-octanol (cmc = 0,90 mmol L-1) e o diagrama de fases pseudoternário para o sistema n-heptano/CoDS/n-butanol/H2O. NPM esferoidais de magnetita com3,4 nm de diâmetro e comportamento quase-paramagnético foram obtidas usando sistemas micelares de FeDS em 1-octanol. Já as NPM de Co obtidas via microemulsão inversa, apesar da larga distribuição de tamanho e baixa MS, são quimicamente estáveis e superparamagnéticas. O segundo método é baseado na decomposição térmica de complexos metálicos, pelo qual foram preparadas NPM esféricas de FePt e de óxidos metálicos (Fe3O4, FeXO1-X, (Co,Fe)XO1-X e CoFe2O4) com morfologia controlada e estabilidade química. O método não mostrou a mesma efetividade na síntese de NPM de FeAg e FeCo: a liga FeAg não foi obtida enquanto que NPM de FeCo com estabilidade química foram obtidas sem controle morfológico. NPM de Fe e FeCo foram preparadas a partir da redução térmica de NPM de Fe3O4 e CoFe2O4, as quais foram previamente recobertas com sílica. A sílica previne a sinterização inter-partículas, além de proporcionar caráter hidrofílico e biocompatibilidade ao material. As amostras reduzidas apresentaram aumento dos valores de MS (entre 21,3 e 163,9%), o qual é diretamente proporcional às dimensões das NPM. O recobrimento com sílica foi realizado via hidrólise de tetraetilortosilicato (TEOS) em sistema de microemulsão inversa. A espessura da camada de sílica foi controlada variando-se o tempo de reação e as concentrações de TEOS e de NPM, sendo então proposto um mecanismo do processo de recobrimento. Algumas amostras receberam um recobrimento adicional de TiO2 na fase anatase, para o qual foi empregado etilenoglicol como solvente e ligante para formação de glicolato de Ti como precursor. A espessura da camada de TiO2 (2-12 nm) é controlada variando as quantidades relativas entre NPM e o precursor de Ti. Ensaios de hipertermia magnética foram realizados para as amostras recobertas com sílica. Ensaios de hipertermia magnéticas mostram grande aumento da taxa de aquecimento das amostras após a redução térmica, mesmo para dispersões diluídas de NPM (0,6 a 4,5 mg mL-1). Taxas de aquecimento entre 0,3 e 3,0oC min-1 e SAR entre 37,2 e 96,3 W g-1. foram obtidos. A atividade fotocatalítica das amostras recobertas foram próximas à da fase anatase pura, com a vantagem de possuir um núcleo magnético que permite a recuperação do catalisador pela simples aplicação de campos magnéticos externos. Os resultados preliminares dos ensaios de hipertermia magnética e fotocatálise indicam um forte potencial dos materiais aqui relatados para aplicações em biomedicina e em fotocatálise.

Efficient Diastereo- and Enantioselective Synthesis of exo-Nitroprolinates by 1,3-Dipolar Cycloadditions Catalyzed by Chiral Phosphoramidite⋅Silver(I) Complexes

Chiral complexes formed by privileged phosphoramidites and silver triflate or silver benzoate are excellent catalysts for the general 1,3-dipolar cycloaddition between azomethine ylides generated from α-amino acid-derived imino esters and nitroalkenes affording with high dr the exo-cycloadducts 4,5-trans-2,5-cis-4-nitroprolinates in high ee at room temperature. In general, better results are obtained using silver rather than copper(II) complexes. In many cases the exo-cycloadducts can be obtained in enantiomerically pure form just after simple recrystallization. The mechanism and the justification of the experimentally observed stereodiscrimination of the process are supported by DFT calculations. These enantiomerically enriched exo-nitroprolinates can be used as reagents for the synthesis of nitropiperidines, by ester reduction and ring expansion, which are inhibitors of farnesyltransferase.

The syntheses and characterization of nickel complexes; investigation of Ni(dppp)2 and [NiX(dppp)n]x, potentially catalytically active nickel(0)/(I) species for cross-coupling reactions

This thesis describes an investigation in which we compare Ni(0), Ni(I) and Ni(II) complexes containing 1,3-bis(diphenylphosphino)propane (dppp) as a phosphine ligand for their abilities to effect three types of cross-coupling reactions: Buchwald-Hartwig Amination, Heck-Mizoroki, and Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions with different types of substrates. The Ni(0) complex Ni(dppp)2 is known and we have synthesized it via a new procedure involving zinc reduction of the known NiCl2(dppp) in the presence of an excess of dppp. The Ni(0) complex was characterized by NMR spectroscopy and X-ray crystallography. Since Ni(I) complexes of dppp seem unknown, we have synthesized what at this stage appear to be NiXdpppn/[NiX(dppp)n]x (X = Cl, Br, I; n = 1,2, x = 1, 2) by comproportionation of molar equivalents of Ni(dppp)2 and NiX2dppp, X= Cl, Br, I.

Studies of the interaction of Potassium(I), Calcium(II), Magnesium(II), and Copper(II) with Cyclosporin A

Metal ion binding properties of the immunosuppressant drug cyclosporin A have been investigated. Complexation studies in acetonitrile solution using H-1 NMR and CD spectroscopy yielded 1:1 metal-peptide binding constants (log(10)K) for potassium(l), < 1, magnesium(II), 4.8 +/- 0.2. and calcium(II), 5.0 +/- 1.0. The interaction of copper(II) with cyclosporin A in methanol was investigated with UV/visible and electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. No complexation of copper(II) was observed in neutral solution. In the presence of base, monomeric copper(II) complexes were detected. These results support the possibility that cyclosporin A has ionophoric properties for biologically important essential metal ions. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

Embracing ligands. Synthesis, characterisation and the correlation between 59Co NMR and ligand field parameters of Co(III) complexes with a new class of nitrogen-thioether multidentate ligand

The syntheses of the hexadentate ligands 2,2,10,10-tetra(methyleneamine)-4,8-dithiaundecane (PrN(4)S(2)amp), 2,2,11,11-tetra(methyleneamine)-4,9-dithiadodecane (BuN(4)S(2)amp), and 1,2-bis(4,4-methyleneamine)-2-thiapentyl)benzene (XyN(4)S(2)amp) are reported and the complexes [Co(RN(4)S(2)amp)](3+) (R = Pr, Bu, Xy) characterised by single crystal X-ray study. The low-temperature (11 K) absorption spectra have been measured in Nafion films. From the observed positions of both spin-allowed (1)A(1g) --> T-1(1g) and (1)A(1g) --> T-1(2g) and spin forbidden (1)A(1g) --> T-3(1g) and (1)A(1g) --> T-3(2g) bands, octahedral ligand-field parameters (10D(q), B and C) have been determined. DFT calculations suggest that significant interaction between the d-d and CT excitations occurs for the complexes. The calculations offer an explanation for the observed deviations from linearity of the relationship between Co-59 magnetogyric ratio and beta(DeltaE)(-1) (beta = the nephelauxetic ratio; DeltaE the energy of the (1)A(1g) --> T-1(1g) transition) for a series of amine and mixed amine/thioether donor complexes.

The preparation and characterization of tin(IV) complexes of 2-quinolinecarboxaldehyde Schiff bases of S-methyl- and S-benzyldithiocarbazates and the X-ray crystal and molecular structures of the 2-quinolinecarboxaldehyde Schiff base of S-benzyldithi

New tin(IV) complexes of empirical formula, Sn(NNS)I-3 (NNS = anionic forms of the 2-quinolinecarboxaldehyde Schiff bases of S-methyl- and S-benzyldithiocarbazate) have been prepared and characterized by a variety of physico-chemical techniques. In the solid state, the Schiff bases exist as the thione tautomer but in solution and in the presence of tin(IV) iodide they convert to the thiol tautomer and coordinate to the tin atom in their deprotonated thiolate forms. The structures of the free ligand, Hqaldsbz and its triiodotin(IV) complex, [Sn(qaldsbz)I-3] have been determined by X-ray diffraction. The complex, [Sn(qaldsbz)I-3] has a distorted octahedral structure with the Schiff base coordinated to the tin atom as a uninegatively charged tridentate chelating agent via the quinoline nitrogen atom, the azomethine nitrogen atom and the thiolate sulfur atom. The three iodo ligands are coordinated meridionally to the tin atom. The distortion from an ideal octahedral geometry of [Sn(qaldsbz)I-3] is attributed to the restricted bite size of the tridentate Schiff base ligand. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Synthetic, spectroscopic and X-ray crystallographic structural study of the monomeric [Cu(pysme)(sac)(MeOH)] and dimeric [Cu(6mptsc)(sac)](2) complexes [pysme = anion of the pyridine-2-carboxaldehyde Schiff base of S-methyldithiocarbazate, 6mptsc=the anio

New mixed-ligand copper(II) complexes of empirical formulas [Cu(pysme)(sac) (CH3OH)] and [Cu(6mptsc)(sac)](2) have been synthesized and characterized by conductance, magnetic, IR and electronic spectroscopic techniques. X-ray crystallographic structure analyses of these complexes indicate that in both complexes the copper(II) ions adopt a five-coordinate distorted square-pyramidal geometry with an N3SO donor environment. The Schiff bases are coordinated to the copper(II) ions as tridentate NNS chelates via the pyridine nitrogen atom, the azomethine nitrogen atom and the thiolate sulfur atom. In the monomeric [Cu(pysme)(sac)(MeOH)] complex, the saccharinate anion acts as a monodentate ligand coordinating the copper(II) ion via the imino nitrogen atom whereas in the dimeric [Cu(6mptsc)(sac)](2) complex, the sac anion behaves as a bridging bidentate ligand providing the imino nitrogen donor atom to one of the copper(II) ions and the carbonyl oxygen as a weakly coordinated axial ligand atom to the other Cu(II) ion. In both complexes, the copper(II) ions have distorted square-pyramidal environments. The distortion from an ideal square-pyramidal geometry is attributed to the restricted bite angles of the planar tridentate ligand. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Stereocontrol in complexes of cyclam-like macrocycles - influences of chirality

Enforcement of chirality upon a macrocyclic tetramine ligand structure by the introduction of an asymmetric pendent arm which does not significantly modify the macrocycle conformation has no significant effect upon the geometry of the coordination sphere of a bound metal. Where substitution engendering chirality does cause a change in the ligand conformation, in particular for a ligand of restricted stereochemistry, these effects can be much greater. Thus, conversion of 3,7-diazacycloheptane to a macrocycle via attachment of chiral sidearms and ring closure through a template reaction leads to cyclam derivatives with unusual coordination properties. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.