Identification and characterization of novel classes of macrophage migration inhibitory factor (MIF) inhibitors with distinct mechanisms of action.

Macrophage migration inhibitory factor (MIF), a proinflammatory cytokine, is considered an attractive therapeutic target in multiple inflammatory and autoimmune disorders. In addition to its known biologic activities, MIF can also function as a tautomerase. Several small molecules have been reported to be effective inhibitors of MIF tautomerase activity in vitro. Herein we employed a robust activity-based assay to identify different classes of novel inhibitors of the catalytic and biological activities of MIF. Several novel chemical classes of inhibitors of the catalytic activity of MIF with IC(50) values in the range of 0.2-15.5 microm were identified and validated. The interaction site and mechanism of action of these inhibitors were defined using structure-activity studies and a battery of biochemical and biophysical methods. MIF inhibitors emerging from these studies could be divided into three categories based on their mechanism of action: 1) molecules that covalently modify the catalytic site at the N-terminal proline residue, Pro(1); 2) a novel class of catalytic site inhibitors; and finally 3) molecules that disrupt the trimeric structure of MIF. Importantly, all inhibitors demonstrated total inhibition of MIF-mediated glucocorticoid overriding and AKT phosphorylation, whereas ebselen, a trimer-disrupting inhibitor, additionally acted as a potent hyperagonist in MIF-mediated chemotactic migration. The identification of biologically active compounds with known toxicity, pharmacokinetic properties, and biological activities in vivo should accelerate the development of clinically relevant MIF inhibitors. Furthermore, the diversity of chemical structures and mechanisms of action of our inhibitors makes them ideal mechanistic probes for elucidating the structure-function relationships of MIF and to further determine the role of the oligomerization state and catalytic activity of MIF in regulating the function(s) of MIF in health and disease.

Prodrug strategies of antiviral nucleotides: Studies on enzymatically and thermally removable phosphate protecting groups

Antiviral nucleosides are compounds that are used against viruses, such as human immunodeficiency virus (HIV) and hepatitis C virus (HCV). To act as therapeutic agent, the antiviral nucleoside needs to be phosphorylated to nucleotide in the body in three consecutive phosphorylation steps by cellular or viral enzymes. The first phosphorylation to the nucleoside monophosphate is often inefficient and leads to poor antiviral activity. The antiviral efficacy can be improved by applying a prodrug strategy and delivering the antiviral nucleoside directly as its monophosphate. In prodrug strategies of antiviral nucleotides, the negative charges on the phosphate moiety are temporarily masked with protecting groups. Once inside the cell, the protecting groups are removed by enzymatic or chemical processes. Many prodrug strategies apply biodegradable protecting groups, the removal of which is triggered by esterase enzymes. Several studies have, however, demonstrated that the removal rate of the second and subsequent esterase labile protecting groups significantly slows down after the first protecting group is removed due to the negative charge on the phosphodiester intermediate, which disturbs the catalytic site of the enzyme. In this thesis, esterase labile protecting group strategies where the issue of retardation could be avoided were studied. Prodrug candidates of antiviral nucleotides were synthesized and kinetic studies on the chemical and enzymatic stability were carried out. In the synthesized compounds, the second protecting group is cleaved from the monophosphate some other mechanism than esterase triggered activation or the structure of prodrug requires only one protecting group. In addition, esterase labile protecting group which is additionally thermally removable was studied. This protecting group was cleaved from oligomeric phosphodiesters both enzymatically and thermally and seems most attractive of the studied phosphate protecting groups. However, the rate of the thermal removal still is too slow to allow efficient protection of longer oligonucleotides and needs optimization. Key words: antiviral, nucleotide, prodrug, protecting group, biodegradable

Contrôle de l'expression de la protéine PHEX et rôle de PHEX et FGF23 dans la minéralisation par les cellules MC3T3

PHEX est une protéine importante dans le processus de minéralisation osseuse. Des mutations ou la délétion d’une partie de ce gène causent l’hypophosphatémie liée au chromosome X (XLH). Cette maladie est caractérisée par une hypophosphatémie, accompagnée de défauts de minéralisation, de rachitisme et de lésions ostéomalaciques. Avec l’hypophosphatémie, les taux circulants de vitamine D devraient être augmentés, ce qui n’est pas le cas d’où une régulation anormale de la production de vitamine D a lieu. Cependant, malgré le fait que cette protéine soit une peptidase, aucun substrat physiologique n’a encore été répertorié pour PHEX. PHEX est une protéine membranaire de type II de la famille M13 des métalloendopeptidases à zinc possédant un court domaine N-terminal cytosolique, un segment transmembrannaire d’environ 20 acides aminés et une large portion C-terminale extracellulaire où se trouve le site actif de l’enzyme. PHEX est exprimée de façon majoritaire dans les os et dans les dents et elle apparaît à l’initiation de la minéralisation. Les patients souffrant de XLH et la souris Hyp, qui est un modèle animal de la maladie humaine, montrent des quantités importantes de la protéine FGF23. De plus, FGF23 est impliqué dans une autre maladie reliée au métabolisme du phosphate, l’hypophosphatémie rachitique autosomale dominante (ADHR) où des mutations de FGF23 causent sensiblement les mêmes symptômes que XLH. FGF23 est produit principalement par les ostéoblastes et les ostéocytes. FGF23 cause une hypophosphatémie par la diminution de l’expression du cotransporteur NaPi de type II, responsable de la réabsorption du phosphate rénal. L’hypothèse proposée dans la littérature serait que PHEX activerait ou inactiverait des peptides importants pour la minéralisation osseuse. Plus spécifiquement, l’activation ou l’inactivation de ces peptides aurait pour rôle de réguler les quantités de FGF23. Selon l’hypothèse mentionnée précédemment, la régulation de PHEX pourrait donc avoir un effet sur la minéralisation. Une quantité croissante de données sur la régulation de PHEX sont maintenant disponibles. Par exemple, la vitamine D diminue l’expression de PHEX tandis que les glucocorticoïdes et l’hormone de croissance augmentent son expression. Dans une première étude, nous avons voulu déterminer si un peptide relié à la minéralisation osseuse, le PTHrP1-34, pouvait réguler l’expression de PHEX. Nous avons déterminé que le PTHrP1-34 peut réguler de façon négative l’expression de PHEX dans les cellules UMR-106, une lignée cellulaire ostéoblastique. Cette régulation passe par la voie de l’AMPc/protéine kinase A. De plus, cette diminution d’expression est également observée au jour 7 dans des cultures primaires d’ostéoblastes de rat en minéralisation. Par la suite, nous avons étudié un mutant de PHEX, le mutant E4Q retrouvé chez un patient souffrant de XLH, où la mutation se retrouve dans le domaine cytosolique de PHEX. Cette mutation n’interfère pas avec le site catalytique de l’enzyme puisque ce mutant de PHEX peut tout aussi bien cliver un substrat synthétique que la protéine sauvage. Il a été déterminé que cette mutation annule un motif di-acide. Nous avons démontré que ce motif di-acide est responsable de la liaison de PHEX à COPII, responsable de la formation de vésicules de sécrétion. De plus, il semblerait que ce motif soit important, probablement par son interaction avec COPII, à l’incorporation de PHEX dans des vésicules de calcification, lesdites vésicules étant importantes dans le processus de minéralisation. Finalement, des essais de compétitions ont démontré que la minéralisation pouvait être perturbée lorsque l’on surexprimait la queue cytosolique sauvage de PHEX, contrairement à la queue mutée. Ceci suggère possiblement que l’interaction avec COPII menant à l’incorporation de PHEX dans les vésicules de calcification ou d’autres protéines comprenant de tels motifs pourrait être importante pour la minéralisation. Finalement, la dernière étude porte sur la protéine FGF23. Nous avons démontré, par la surexpression de FGF23 dans la lignée MC3T3 d’ostéoblastes de souris, que cette surexpression a un effet sur la sénescence de ces cellules. En effet, des essais de sénescence ont montré l’augmentation de celle-ci lorsque FGF23 est surexprimé. Par contre, la prolifération n’est pas altérée. De plus, il semblerait que la différenciation soit plus rapide, tel qu’observé par une minéralisation survenant plus tôt, mais n’étant pas plus importante. Bref, la surexpression de FGF23 semblerait faire en sorte que les ostéoblastes se différencient plus rapidement et passent donc à un état de sénescence prématuré comparativement aux cellules sauvages. Ceci est en accord avec la littérature où KLOTHO, un cofacteur de FGF23 permettant sa liaison avec une plus grande affinité sur son récepteur, lorsqu’inactivé démontre un phénotype similaire au vieillissement incluant un phénotype de sénescence.

La RNase P mitochondriale chez Neurospora crassa

Résumé La Ribonucléase P (RNase P) est une enzyme principalement reconnue pour sa participation à la maturation en 5’des ARN de transfert (ARNt). Cependant, d’autres substrats sont reconnus par l’enzyme. En général, la RNase P est composée d’une sous-unité ARN (le P-ARN, codé par le gène rnpB) qui porte le centre actif de l’enzyme et d’une ou de plusieurs sous-unités protéiques (la P-protéine). Les P-ARN chez toutes les bactéries, la majorité des archéobactéries et dans le génome nucléaire de la plupart des eucaryotes, possèdent généralement une structure secondaire très conservée qui inclut le noyau (P1-P4); l’hélice P4 constitue le site catalytique de l’enzyme et l’hélice P1 apparie les extrémités du P-ARN en stabilisant sa structure globale. Les P-ARN mitochondriaux sont souvent moins conservés et difficiles à découvrir. Dans certains cas, les seules régions de structure primaire qui restent conservées sont celles qui définissent le P4 et le P1. Pour la détection des gènes rnpB, un outil de recherche bioinformatique, basé sur la séquence et le profil de structure secondaire, a été développé dans le laboratoire. Cet outil permet le dépistage de toutes les séquences eucaryotes (nucléaires et mitochondriales) du gène avec une très grande confiance (basée sur une valeur statistique, E-value). Chez les champignons, plusieurs ascomycètes encodent un gène rnpB dans leur génome mitochondrial y compris tous les membres du genre d’Aspergillus. Cependant, chez les espèces voisines, Neurospora crassa, Podospora anserina et Sordaria macrospora, une version mitochondriale de ce gène n’existe pas. Au lieu de cela, elles contiennent deux copies nucléaires du gène, légèrement différentes en taille et en contenu nucléotidique. Mon projet a été établi dans le but d’éclaircir l’évolution de la RNase P mitochondriale (mtRNase P) chez ces trois espèces voisines d’Aspergillus. En ce qui concerne les résultats, des modèles de structures secondaires pour les transcrits de ces gènes ont été construits en se basant sur la structure consensus universelle de la sous-unité ARN de la RNase P. Pour les trois espèces, par la comparaison de ces modèles, nous avons établi que les deux copies nucléaires du gène rnpB sont assez distinctes en séquence et en structure pour pouvoir y penser à une spécialisation de fonction de la RNase P. Chez N. crassa, les deux P-ARN sont modifiés probablement par une coiffe et les extrémités 5’, 3’ sont conformes à nos modèles, ayant un P1 allongé. Encore chez N. crassa, nous avons constaté que les deux copies sont transcrites au même niveau dans le cytoplasme et que la plus petite et la plus stable d’entre elles (Nc1) se retrouve dans l’extrait matriciel mitochondrial. Lors du suivi du P-ARN dans diverses sous-fractions provenant de la matrice mitochondriale soluble, Nc1 est associée avec l’activité de la RNase P. La caractérisation du complexe protéique, isolé à partir de la fraction active sur un gel non dénaturant, révèle qu’il contient au moins 87 protéines, 73 d’entre elles ayant déjà une localisation mitochondriale connue. Comme chez la levure, les protéines de ce complexe sont impliquées dans plusieurs fonctions cellulaires comme le processing de l’ADN/ARN, le métabolisme, dans la traduction et d’autres (par exemple : la protéolyse et le repliement des protéines, ainsi que la maintenance du génome mitochondrial). Pour trois protéines, leur fonction est non déterminée.

Développement de nouveaux sels Binol-imidazoliums : de la catalyse asymétrique aux applications biologiques

Le 1,1'-bi-2-naphtol ou Binol, présentant une chiralité axiale, est un ligand très utilisé en catalyse asymétrique. Au cours des vingt dernières années, le Binol a servi de synthon à l’élaboration de très nombreux ligands permettant la catalyse asymétrique de tous types de réactions, allant de l’hydrogénation, à l’alkylation, en passant par diverses réactions péricycliques. Le grand intérêt pour ce ligand vient de sa versatilité et des nombreuses possibilités de fonctionnalisation qu’il offre, permettant d’altérer ses propriétés catalytiques à volonté, aussi bien en modifiant son caractère électronique, qu’en introduisant des facteurs stériques autour du site catalytique. Parallèlement aux développements de la catalyse par des dérivés de Binol, le domaine des liquides ioniques a connu un intérêt croissant ces dernières années. Les liquides ioniques, sels dont le point de fusion est inférieur à 100°C, cumulent de nombreuses qualités convoitées : faible pression de vapeur, stabilité thermique et chimique et fort pouvoir de solvatation. Dû à ces propriétés, les liquides ioniques ont principalement été étudiés dans l’optique de développer une gamme de solvants recyclables. Alors que les propriétés des liquides ioniques sont facilement modulables en fonction de l’anion et du cation choisi, le concept de liquide ionique à tâche spécifique va plus loin et propose d’introduire directement, sur le cation ou l’anion, un groupement conférant une propriété particulière. En suivant cette approche, plusieurs ligands ioniques ont été rapportés, par simple couplage d’un cation organique à un ligand déjà connu. Étonnamment, le Binol a fait l’objet de très peu de travaux pour l’élaboration de ligands ioniques. Dans cette thèse, nous proposons l’étude d’une famille de composés de type Binol-imidazolium dont les unités Binol et imidazolium sont séparées par un espaceur méthylène. Différents homologues ont été synthétisés en variant le nombre d’unités imidazolium et leur position sur le noyau Binol, la longueur de la chaîne alkyle portée par les unités imidazolium et la nature du contre-anion. Après une étude des propriétés thermiques de ces composés, l’utilisation des Binol-imidazoliums en tant que ligands dans une réaction asymétrique d’éthylation d’aldéhydes aromatique a été étudiée en milieu liquide ionique. La réaction a été conduite en solvant liquide ionique dans le but de recycler aussi bien le ligand Binol-imidazolium que le solvant, en fin de réaction. Cette étude nous a permis de démontrer que la sélectivité de ces ligands ioniques dépend grandement de leur structure. En effet, seuls les Binols fonctionnalisés en positions 6 et 6’ permettent une sélectivité de la réaction d’éthylation. Alors que les dérivés de Binol fonctionnalisés en positions 3 et 3’ ne permettent pas une catalyse énantiosélective, il a déjà été rapporté que ces composés avaient la capacité de complexer des anions. D’autre part, il a déjà été rapporté par notre groupe, que les composés comportant des unités imidazolium pouvaient permettre le transport d’anions à travers des bicouches lipidiques en fonction de leur amphiphilie. Ceci nous a amenés à la deuxième partie de cette thèse qui porte sur les propriétés ionophores des Binols fonctionnalisés en positions 3 et 3’ par des unités imidazoliums. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à l’étude de la relation structure-activité et au mécanisme de transport de ces composés. Le transport d’anions étant un processus clé dans la biologie cellulaire, l’activité biologique des composés présentant une activité ionophore dans des systèmes modèles (liposomes) a été étudiée par la suite. L’activité antibactérienne des nos composés a été testée sur quatre souches de bactéries. Il s’est avéré que les composés Binol-imidazolium sont actifs uniquement sur les bactéries Gram positives. Finalement, la cytotoxicité des composés présentant une activité antibactérienne a été étudiée sur des cellules humaines.

Protease inhibitor from Moringa oleifera leaves: Isolation, purification, and characterization

Protease inhibitors have great demand in medicine and biotechnology. We report here the purification and characterization of a protease inhibitor isolated from mature leaf extract of Moringa oleifera that showed maximum inhibitor activity. The protease inhibitor was purified to 41.4-fold by Sephadex G75 and its molecular mass was calculated as 23,600 Da. Inhibitory activity was confirmed by dot-blot and reverse zymogram analyses. Glycine, glutamic acid, alanine, proline and aspartic acid were found as the major amino acids of the inhibitor protein. Maximal activity was recorded at pH 7 and at 40 ◦C. The inhibitor was stable over pH 5–10; and at 50 ◦C for 2 h. Thermostability was promoted by CaCl2, BSA and sucrose. Addition of Zn2+ and Mg2+, SDS, dithiothreitol and -mercaptoethanol enhanced inhibitory activity, while DMSO and H2O2 affected inhibitory activity. Modification of amino acids at the catalytic site by PMSF and DEPC led to an enhancement in the inhibitory activity. Stoichiometry of trypsin–protease inhibitor interaction was 1:1.5 and 0.6 nM of inhibitor effected 50% inhibition. The low Ki value (1.5 nM) obtained indicated scope for utilization of M. oliefera protease inhibitor against serine proteases

Mutations in the NS2B and NS3 genes affect mouse neuroinvasiveness of a Western European field strain of tick-borne encephalitis virus

An attenuated strain (263) of the tick-borne encephalitis virus, isolated from field ticks, was either serially subcultured, 5 times in mice, or at 40 degrees C in PS cells, producing 2 independent strains, 263-m5 and 263-TR with identical genomes; both strains exhibited increased plaque size, neuroinvasiveness and temperature-resistance. Sequencing revealed two unique amino acid substitutions, one mapping close to the catalytic site of the viral protease. These observations imply that virus adaptation from ticks to mammals occurs by selection of pre-existing virulent variants from the quasispecies population rather than by the emergence of new random mutations. The significance of these observations is discussed. (c) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Glycogen phosphorylase inhibitors: a free energy perturbation analysis of glucopyranose spirohydantoin analogues

GP catalyzes the phosphorylation of glycogen to Glc-1-P. Because of its fundamental role in the metabolism of glycogen, GP has been the target for a systematic structure-assisted design of inhibitory compounds, which could be of value in the therapeutic treatment of type 2 diabetes mellitus. The most potent catalytic-site inhibitor of GP identified to date is spirohydantoin of glucopyranose (hydan). In this work, we employ MD free energy simulations to calculate the relative binding affinities for GP of hydan and two spirohydantoin analogues, methyl-hydan and n-hydan, in which a hydrogen atom is replaced by a methyl- or amino group, respectively. The results are compared with the experimental relative affinities of these ligands, estimated by kinetic measurements of the ligand inhibition constants. The calculated binding affinity for methyl-hydan (relative to hydan) is 3.75 +/- 1.4 kcal/mol, in excellent agreement with the experimental value (3.6 +/- 0.2 kcal/mol). For n-hydan, the calculated value is 1.0 +/- 1.1 kcal/mol, somewhat smaller than the experimental result (2.3 +/- 0.1 kcal/mol). A free energy decomposition analysis shows that hydan makes optimum interactions with protein residues and specific water molecules in the catalytic site. In the other two ligands, structural perturbations of the active site by the additional methyl- or amino group reduce the corresponding binding affinities. The computed binding free energies are sensitive to the preference of a specific water molecule for two well-defined positions in the catalytic site. The behavior of this water is analyzed in detail, and the free energy profile for the translocation of the water between the two positions is evaluated. The results provide insights into the role of water molecules in modulating ligand binding affinities. A comparison of the interactions between a set of ligands and their surrounding groups in X-ray structures is often used in the interpretation of binding free energy differences and in guiding the design of new ligands. For the systems in this work, such an approach fails to estimate the order of relative binding strengths, in contrast to the rigorous free energy treatment.

Kinetic and crystallographic studies of glucopyranose spirohydantoin and glucopyranosylamine analogs inhibitors of glycogen phosphorylase

Glycogen phosphorylase (GP) is currently exploited as a target for inhibition of hepatic glycogenolysis under high glucose conditions. Spirohydantoin of glucopyranose and N-acetyl-beta-D-glucopyranosylamine have been identified as the most potent inhibitors of GP that bind at the catalytic site. Four spirohydantoin and three beta-D-glucopyranosylamine analogs have been designed, synthesized and tested for inhibition of GP in kinetic experiments. Depending on the functional group introduced, the K(i) values varied from 16.5 microM to 1200 microM. In order to rationalize the kinetic results, we determined the crystal structures of the analogs in complex with GP. All the inhibitors bound at the catalytic site of the enzyme, by making direct and water-mediated hydrogen bonds with the protein and by inducing minor movements of the side chains of Asp283 and Asn284, of the 280s loop that blocks access of the substrate glycogen to the catalytic site, and changes in the water structure in the vicinity of the site. The differences observed in the Ki values of the analogs can be interpreted in terms of variations in hydrogen bonding and van der Waals interactions, desolvation effects, ligand conformational entropy, and displacement of water molecules on ligand binding to the catalytic site.

GRID and docking analyses reveal a molecular basis for flavonoid inhibition of src-family kinase activity

Flavonoids reduce cardiovascular disease risk through anti-inflammatory, anti-coagulant and anti-platelet actions. One key flavonoid inhibitory mechanism is blocking kinase activity that drives these processes. Flavonoids attenuate activities of kinases including phosphoinositide-3-kinase (PI3K), Fyn, Lyn, Src, Syk, PKC, PIM1/2, ERK, JNK, and PKA. X-ray crystallographic analyses of kinase-flavonoid complexes show that flavonoid ring systems and their hydroxyl substitutions are important structural features for their binding to kinases. A clearer understanding of structural interactions of flavonoids with kinases is necessary to allow construction of more potent and selective counterparts. We examined flavonoid (quercetin, apigenin and catechin) interactions with Src-family kinases (Lyn, Fyn and Hck) applying the Sybyl docking algorithm and GRID. A homology model (Lyn) was used in our analyses to demonstrate that high quality predicted kinase structures are suitable for flavonoid computational studies. Our docking results revealed potential hydrogen bond contacts between flavonoid hydroxyls and kinase catalytic site residues. Identification of plausible contacts indicated that quercetin formed the most energetically stable interactions, apigenin lacked hydroxyl groups necessary for important contacts, and the non-planar structure of catechin could not support predicted hydrogen bonding patterns. GRID analysis using a hydroxyl functional group supported docking results. Based on these findings, we predicted that quercetin would inhibit activities of Src-family kinases with greater potency than apigenin and catechin. We validated this prediction using in vitro kinase assays. We conclude that our study can be used as a basis to construct virtual flavonoid interaction libraries to guide drug discovery using these compounds as molecular templates.

Oligomerization of the cysteinyl-rich oligopeptidase EP24.15 is triggered by S-glutathionylation

Thimet oligopeptidase (EC 3.4.24.15; EP24.15) is a thiol-rich metallopeptidase ubiquitously distributed in mammalian tissues and involved in oligopeptide metabolism both within and outside cells. Fifteen Cys residues are present in the rat EP24.15 protein, seven are solvent accessible, and two are found inside the catalytic site cleft; no intraprotein disulfide is described. In the present investigation, we show that mammalian immunoprecipitated EP24.15 is S-glutathionylated. In vitro EP24.15 S-glutathionylation was demonstrated by the incubation of bacterial recombinant EP24.15 with oxidized glutathione concentration as low as 10 mu M. The in vitro S-glutathionylation of EP24.15 was responsible for its oxidative oligomerization to dimer and trimer complexes. EP24.15 immunoprecipitated from cells submitted to oxidative challenge showed increased trimeric forms and decreased S-glutathionylation compared to immunoprecipitated protein from control cells. Our present data also show that EP24.15 maximal enzymatic activity is maintained by partial S-glutathionylation, a mechanism that apparently regulates the protein oligomerization. Present results raise the possibility of an unconventional property of protein S-glutathionylation, inducing oligomerization by interprotein thiol-disulfide exchange. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Alboserpin, a Factor Xa Inhibitor from the Mosquito Vector of Yellow Fever, Binds Heparin and Membrane Phospholipids and Exhibits Antithrombotic Activity

The molecular mechanism of factor Xa (FXa) inhibition by Alboserpin, the major salivary gland anticoagulant from the mosquito and yellow fever vector Aedes albopictus, has been characterized. cDNA of Alboserpin predicts a 45-kDa protein that belongs to the serpin family of protease inhibitors. Recombinant Alboserpin displays stoichiometric, competitive, reversible and tight binding to FXa (picomolar range). Binding is highly specific and is not detectable for FX, catalytic site-blocked FXa, thrombin, and 12 other enzymes. Alboserpin displays high affinity binding to heparin (K(D) similar to 20 nM), but no change in FXa inhibition was observed in the presence of the cofactor, implying that bridging mechanisms did not take place. Notably, Alboserpin was also found to interact with phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine but not with phosphatidylserine. Further, annexin V (in the absence of Ca(2+)) or heparin outcompetes Alboserpin for binding to phospholipid vesicles, suggesting a common binding site. Consistent with its activity, Alboserpin blocks prothrombinase activity and increases both prothrombin time and activated partial thromboplastin time in vitro or ex vivo. Furthermore, Alboserpin prevents thrombus formation provoked by ferric chloride injury of the carotid artery and increases bleeding in a dose-dependent manner. Alboserpin emerges as an atypical serpin that targets FXa and displays unique phospholipid specificity. It conceivably uses heparin and phosphatidylcholine/phosphatidylethanolamine as anchors to increase protein localization and effective concentration at sites of injury, cell activation, or inflammation.

Functional Diversity of Heat-labile Toxins (LT) Produced by Enterotoxigenic Escherichia coli

Heat-labile toxins (LTs) have ADP-ribosylation activity and induce the secretory diarrhea caused by enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) strains in different mammalian hosts. LTs also act as adjuvants following delivery via mucosal, parenteral, or transcutaneous routes. Previously we have shown that LT produced by human-derived ETEC strains encompass a group of 16 polymorphic variants, including the reference toxin (LT1 or hLT) produced by the H10407 strain and one variant that is found mainly among bacterial strains isolated from pigs (LT4 or pLT). Herein, we show that LT4 ( with six polymorphic sites in the A (K4R, K213E, and N238D) and B (S4T, A46E, and E102K) subunits) displays differential in vitro toxicity and in vivo adjuvant activities compared with LT1. One in vitro generated LT mutant (LTK4R), in which the lysine at position 4 of the A subunit was replaced by arginine, showed most of the LT4 features with an similar to 10-fold reduction of the cytotonic effects, ADP-ribosylation activity, and accumulation of intracellular cAMP in Y1 cells. Molecular dynamic studies of the A subunit showed that the K4R replacement reduces the N-terminal region flexibility and decreases the catalytic site crevice. Noticeably, LT4 showed a stronger Th1-biased adjuvant activity with regard to LT1, particularly concerning activation of cytotoxic CD8(+) T lymphocytes when delivered via the intranasal route. Our results further emphasize the relevance of LT polymorphism among human-derived ETEC strains that may impact both the pathogenicity of the bacterial strain and the use of these toxins as potential vaccine adjuvants.

Ni catalysts with Mo promoter for methane steam reforming

NiO/Al(2)O(3) catalyst precursors were prepared by simultaneous precipitation, in a Ni:Al molar ratio of 3:1, promoted with Mo oxide (0.05, 0.5, 1.0 and 2.0 wt%). The solids were characterized by adsorption of N(2), XRD, TPR, Raman spectroscopy and XPS, then activated by H(2) reduction and tested for the catalytic activity in methane steam reforming. The characterization results showed the presence of NiO and Ni(2)AlO(4) in the bulk and Ni(2)AlO(4) and/or Ni(2)O(3) and MoO(4)(-2) at the surface of the samples. In the catalytic tests, high stability was observed with a reaction feed of 4:1 steam/methane. However, at a steam/methane ratio of 2: 1, only the catalyst with 0.05% Mo remained stable throughout the 500 min of the test. The addition of Mo to Ni catalysts may have a synergistic effect, probably as a result of electron transfer from the molybdenum to the nickel, increasing the electron density of the catalytic site and hence the catalytic activity. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Biological and structural characterization of a new PLA(2) from the Crotalus durissus collilineatus venom

In the present article we report on the biological characterization and amino acid sequence of a new basic Phospholipases A(2) (PLA(2)) isolated from the Crotalus durissus collilineatus venom (Cdcolli F6), which showed the presence of 122 amino acid residues with a pI value of 8.3, molecular mass of 14 kDa and revealed an amino acid sequence identity of 80% with crotalic PLA(2)s such as Mojave B, Cdt F15, and CROATOX. This homology, however, dropped to 50% if compared to other sources of PLA(2)s such as from the Bothrops snake venom. Also, this PLA(2) induced myonecrosis, although this effect was lower than that of BthTx-I or whole crotoxin and it was able to induce a strong blockage effect on the chick biventer neuromuscular preparation, independently of the presence of the acid subunid (crotapotin). The neurotoxic effect was strongly reduced by pre-incubation with heparin or with anhydrous acetic acid and rho-BPB showed a similar reduction. The rho-BPB did not reduce significantly the myotoxic activity induced by the PLA(2), but the anhydrous acetic acid treatment and the pre-incu-bation of PLA(2) with heparin reduced significantly its effects. This protein showed a strong antimicrobial activity against Xanthomonas axonopodis passiflorae (Gram-negative), which was drastically reduced by incubation of this PLA(2) with rho-BPB, but this effect was marginally reduced after treatment with anhydrous acetic acid. Our findings here allow to speculate that basic amino acid residues on the C-terminal and molecular regions near catalytic site regions such as Calcium binding loop or rho-wing region may be involved in the binding of this PLA(2) to the molecular receptor to induce the neurotoxic effect. The bactericidal effect, however, was completely dependent on the enzymatic activity of this protein.