Correlating EPR and X-ray structural analysis of arsenite-inhibited forms of aldehyde oxidoreductase

J Biol Inorg Chem (2007) 12:353–366 DOI 10.1007/s00775-006-0191-9

Structural and electron paramagnetic resonance (EPR) studies of mononuclear molybdenum enzymes from sulfate-reducing bacteria

Acc. Chem. Res., 2006, 39 (10), pp 788–796 DOI: 10.1021/ar050104k

EPR and redox properties of periplasmic nitrate reductase from Desulfovibrio desulfuricans ATCC 27774

J Biol Inorg Chem (2006) 11: 609–616 DOI 10.1007/s00775-006-0110-0

Incorporation of either molybdenum or tungsten into formate dehydrogenase from Desulfovibrio alaskensis NCIMB 13491; EPR assignment of the proximal iron-sulfur cluster to the pterin cofactor in formate dehydrogenases from sulfate-reducing bacteria

J Biol Inorg Chem (2004) 9: 145–151 DOI 10.1007/s00775-003-0506-z

X-ray crystal structure and EPR spectra of "arsenite-inhibited" Desulfovibriogigas aldehyde dehydrogenase: a member of the xanthine oxidase family

J. Am. Chem. Soc., 2004, 126 (28), pp 8614–8615 DOI: 10.1021/ja0490222

Molecular characterization of HLA-C incompatibilities in HLA-ABDR-matched unrelated bone marrow donor-recipient pairs. Sequence of two new Cw alleles (Cw*02023 and Cw*0707) and recognition by cytotoxic T lymphocytes.

While the influence of HLA-AB and -DRB1 matching on the outcome of bone marrow transplantation (BMT) with unrelated donors is clear, the evaluation of HLA-C has been hampered by its poor serological definition. Because the low resolution of standard HLA-C typing could explain the significant number of positive cytotoxic T lymphocyte precursor frequency (CTLpf) tests found among HLA-AB-subtype, DRB1/B3/B5-subtype matched patient/donor pairs, we have identified by sequencing the incompatibilities recognized by CD8+ CTL clones obtained from such positive CTLpf tests. In most cases the target molecules were HLA-C antigens that had escaped detection by serology (e.g. Cw*1601, 1502 or 0702). Direct recognition of HLA-C by a CTL clone was demonstrated by lysis of the HLA class I-negative 721.221 cell line transfected with Cw*1601 cDNA. Because of the functional importance of Cw polymorphism, a PCR-SSO oligotyping procedure was set up allowing the resolution of 29 Cw alleles. Oligotyping of a panel of 382 individuals (including 101 patients and their 272 potential unrelated donors, 5 related donors and 4 platelet donors) allowed to determine HLA-C and HLA A-B-Cw-DRB1 allelic frequencies, as well as a number of A-Cw, B-Cw, and DRB1-Cw associations. Two new HLA-Cw alleles (Cw*02023 and Cw*0707) were identified by DNA sequencing of PCR-amplified exon 2-intron 2-exon 3 amplicons. Furthermore, we determined the degree of HLA-C compatibility in 287 matched pairs that could be formed from 73 patients and their 184 potential unrelated donors compatible for HLA-AB by serology and for HLA-DRB1/ B3/B5 by oligotyping. Cw mismatches were identified in 42.1% of these pairs, and AB-subtype oligotyping showed that 30% of these Cw-incompatible pairs were also mismatched for A or B-locus subtype. The degree of HLA-C incompatibility was strongly influenced by the linkage with B alleles and by the ABDR haplotypes. Cw alleles linked with B*4403, B*5101, B18, and B62 haplotypes were frequently mismatched. Apparently high resolution DNA typing for HLA-AB does not result in full matching at locus C. Since HLA-C polymorphism is recognized by alloreactive CTLs, such incompatibilities might be as relevant as AB-subtype mismatches in clinical transplantation.

Quadratic tranverse anisotropy term due to dislocations in Mn12 acetate crystals directly observed by EPR spectroscopy

High-sensitivity electron paramagnetic resonance experiments have been carried out in fresh and stressed Mn12 acetate single crystals for frequencies ranging from 40 GHz up to 110 GHz. The high number of crystal dislocations formed in the stressing process introduces a E(Sx2-Sy2) transverse anisotropy term in the spin Hamiltonian. From the behavior of the resonant absorptions on the applied transverse magnetic field we have obtained an average value for E=22 mK, corresponding to a concentration of dislocations per unit cell of c=10-3.

Statistics of depth probed by cw measurement of photons in a turbid medium

Photon migration in a turbid medium has been modeled in many different ways. The motivation for such modeling is based on technology that can be used to probe potentially diagnostic optical properties of biological tissue. Surprisingly, one of the more effective models is also one of the simplest. It is based on statistical properties of a nearest-neighbor lattice random walk. Here we develop a theory allowing one to calculate the number of visits by a photon to a given depth, if it is eventually detected at an absorbing surface. This mimics cw measurements made on biological tissue and is directed towards characterizing the depth reached by photons injected at the surface. Our development of the theory uses formalism based on the theory of a continuous-time random walk (CTRW). Formally exact results are given in the Fourier-Laplace domain, which, in turn, are used to generate approximations for parameters of physical interest.

Heat Transfer Analysis of the EPR Core Catcher Test Facility Volley

Uusi EPR-reaktorikonsepti on suunniteltu selviytymään tapauksista, joissa reaktorinsydän sulaa ja sula puhkaisee paineastian. Suojarakennuksen sisälle on suunniteltu alue, jolle sula passiivisesti kerätään, pidätetään ja jäähdytetään. Alueelle laaditaan valurautaelementeistä ns.sydänsieppari, joka tulvitetaan vedellä. Sydänsulan tuottama jälkilämpö siirtyyveteen, mistä se poistetaan suojarakennuksen jälkilämmönpoistojärjestelmän kautta. Suuri osa lämmöstä poistuu sydänsulasta sen yläpuolella olevaan veteen, mutta lämmönsiirron tehostamiseksi myös sydänsiepparin alapuolelle on sijoitettu vedellä täytettävät jäähdytyskanavat. Jotta sydänsiepparin toiminta voitaisiin todentaa, on Lappeenrannan Teknillisellä Yliopistolla rakennettu Volley-koelaitteisto tätä tarkoitusta varten. Koelaitteisto koostuu kahdesta täysimittaisesta valuraudasta tehdystä jäähdytyskanavasta. Sydänsulan tuottamaa jälkilämpöä simuloidaan koelaitteistossa sähkövastuksilla. Tässä työssä kuvataan simulaatioiden suorittaminen ja vertaillaan saatuja arvoja mittaustuloksiin. Työ keskittyy sydänsiepparista jäähdytyskanaviin tapahtuvan lämmönsiirron teoriaan jamekanismeihin. Työssä esitetään kolme erilaista korrelaatiota lämmönsiirtokertoimille allaskiehumisen tapauksessa. Nämä korrelaatiot soveltuvat erityisesti tapauksiin, joissa vain muutamia mittausparametreja on tiedossa. Työn toinen osa onVolley 04 -kokeiden simulointi. Ensin käytettyä simulointitapaa on kelpoistettuvertaamalla tuloksia Volley 04 ja 05 -kokeisiin, joissa koetta voitiin jatkaa tasapainotilaan ja joissa jäähdytteen käyttäytyminen jäähdytyskanavassa on tallennettu myös videokameralla. Näiden simulaatioiden tulokset ovat hyvin samanlaisiakuin mittaustulokset. Korkeammilla lämmitystehoilla kokeissa esiintyi vesi-iskuja, jotka rikkoivat videoinnin mahdollistavia ikkunoita. Tämän johdosta osassa Volley 04 -kokeita ikkunat peitettiin metallilevyillä. Joitakin kokeita jouduttiin keskeyttämään laitteiston suurten lämpöjännitysten johdosta. Tällaisten testien simulaatiot eivät ole yksinkertaisia suorittaa. Veden pinnan korkeudesta ei ole visuaalista havaintoa. Myöskään jäähdytteen tasapainotilanlämpötiloista ei ole tarkkaa tietoa, mutta joitakin oletuksia voidaan tehdä samoilla parametreilla tehtyjen Volley 05 -kokeiden perusteella. Mittaustulokset Volley 04 ja 05 -kokeista, jotka on videoitu ja voitu ajaa tasapainotilaan saakka, antoivat simulaatioiden kanssa hyvin samankaltaisia lämpötilojen arvoja. Keskeytettyjen kokeiden ekstrapolointi tasapainotilaan ei onnistunut kovin hyvin. Kokeet jouduttiin keskeyttämään niin paljon ennen termohydraulista tasapainoa, ettei tasapainotilan reunaehtoja voitu ennustaa. Videonauhoituksen puuttuessa ei veden pinnan korkeudesta saatu lisätietoa. Tuloksista voidaan lähinnä esittää arvioita siitä, mitä suuruusluokkaa mittapisteiden lämpötilat tulevat olemaan. Nämä lämpötilat ovat kuitenkin selvästi alle sydänsiepparissa käytettävän valuraudan sulamislämpötilan. Joten simulaatioiden perusteella voidaan sanoa, etteivät jäähdytyskanavien rakenteet sula, mikäli niissä on pienikin jäähdytevirtaus, eikä useampia kuin muutama vierekkäinen kanava ole täysin kuivana.

Correlation of the EPR properties of perchlorotriphenylmethyl radical and their efficiency as DNP polarizers

Water soluble perchlorinated trityl (PTM) radicals were found to be effective 95 GHz DNP (dynamic nuclear polarization) polarizers in ex situ (dissolution) 13C DNP (Gabellieri et al., Angew Chem., Int. Ed. 2010, 49, 3360). The degree of the nuclear polarization obtained was reported to be dependent on the position of the chlorine substituents on the trityl skeleton. In addition, on the basis of the DNP frequency sweeps it was suggested that the 13C NMR signal enhancement is mediated by the Cl nuclei. To understand the DNP mechanism of the PTM radicals we have explored the 95 GHz EPR characteristics of these radicals that are relevant to their performance as DNP polarizers. The EPR spectra of the radicals revealed axially symmetric g-tensors. A comparison of the spectra with the 13C DNP frequency sweeps showed that although the solid effect mechanism is operational the DNP frequency sweeps reveal some extra width suggesting that contributions from EPR forbidden transitions involving 35,37Cl nuclear flips are likely. This was substantiated experimentally by ELDOR (electron-electron double resonance) detected NMR measurements, which map the EPR forbidden transitions, and ELDOR experiments that follow the depolarization of the electron spin upon irradiation of the forbidden EPR transitions. DFT (density functional theory) calculations helped to assign the observed transitions and provided the relevant spin Hamiltonian parameters. These results show that the 35,37Cl hyperfine and nuclear quadrupolar interactions cause a considerable nuclear state mixing at 95 GHz thus facilitating the polarization of the Cl nuclei upon microwave irradiation. Overlap of Cl nuclear frequencies and the 13C Larmor frequency further facilitates the polarization of the 13C nuclei by spin diffusion. Calculation of the 13C DNP frequency sweep based on the Cl nuclear polarization showed that it does lead to an increase in the width of the spectra, improving the agreement with the experimental sweeps, thus supporting the existence of a new heteronuclear assisted DNP mechanism.

Use of the EPR technique to determine thermal stability of some humified organic substances found in soil organic-mineral fractions

In this work, using the EPR spectroscopy, we analysed the thermal stability of some organic-mineral compounds found in a Gleysoil from Rio Janeiro. It was observed a complete disappearance of the EPR signal around 600 °C for the < 2 µm fraction and a residual EPR signal of semiquinone free radical for the 2-20 µm and 20-53 µm fractions at the same temperature. Also, the experiments showed that the 2-20 µm fraction had a larger concentration of semiquinone free radical per g of carbon and a smaller line width indicated a larger humification of this fraction. This is an evidence that the soil organic matter of this fraction (2-20 µm) is more stable than the other ones.

Electron paramagnetic resonance (EPR) spectral components of spin-labeled lipids in saturated phospholipid bilayers: effect of cholesterol

Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy was used to study the main structural accommodations of spin labels in bilayers of saturated phosphatidylcholines with acyl chain lengths ranging from 16 to 22 carbon atoms. EPR spectra allowed the identification of two distinct spectral components in thermodynamic equilibrium at temperatures below and above the main phase transition. An accurate analysis of EPR spectra, using two fitting programs, enabled determination of the thermodynamic profile for these major probe accommodations. Focusing the analysis on two-component EPR spectra of a spin-labeled lipid, the influence of 40 mol % cholesterol in DPPC was studied.

Sodaliittien Na8(AlSiO4)6(Cl,S)2 tenebresenssin ja luminesenssin tutkiminen NMR ja EPR spektroskopioita apuna käyttäen

Sodaliitit ovat mineraaleja, joiden ominaisuuksia ovat tenebresenssi, luminesenssi ja kestoluminesenssi. Sodaliitteja voidaan löytää luonnosta, mutta niitä pystytään valmistamaan myös laboratoriossa kiinteän olomuodon menetelmällä. Yksi sodaliittien erityistapauksista on hackmaniitti. Hackamiittiin tutustumalla voidaan helposti tutustua yleisesti sodaliitteihin. Hackamniitin rakenne perustuu rakennekaavaan Na8[AlSiO4]6[Cl,S]2. Rakenteeseen voidaan kuitenkin tehdä hienovaraisia muutoksia, joilla saadaan aikaan ominaisuuksien muutoksia syntyvissä tuotteissa. Työssä valmistettiin synteettisiä sodaliitteja, joiden kloori- ja rikkiatomien suhdetta ja vakanssien määrää muutettiin. Syntyneiden tuotteiden kiderakenne vastasi luonnollisen sodaliitin kiderakennetta. Kiderakenteen sisällä olevat muutokset vaikuttivat kuitenkin sodaliittien luminesenssin intensiteettiin ja tenebresenssissä syntyvän värin tummuuteen ja värin kestoon. Koska rakenne selkeästi vaikuttaa sodaliitin ominaisuuksiin, pyrittiin työssä löytämään parhaat menetelmät, joilla rakennetta voidaan tutkia. Perinteisten rakennetutkimusmenetelmien, (kuten XPD:n) lisäksi tutkittiin magneettiseen värähtelyyn perustuvien tekniikoiden (NMR ja EPR) käyttöä sodaliittien tutkimisessa. Sodaliitteja on tutkittu toistaiseksi kovin vähän. Tulevaisuudessa sodaliitit ovat kuitenkin mielenkiintoinen tutkimuskohde, sillä niissä saadaan aikaan useita optisia ominaisuuksia eri viritysaallonpituuksilla. Työssä esitettyjen tutkimusmenetelmien avulla sodaliitteja voidaan jatkossa tutkia entistä paremmin ja niiden rakenteesta