The uncharged surface features surrounding the active site of Escherichia coli DsbA are conserved and are implicated in peptide binding

DsbA is a protein-folding catalyst from the periplasm of Escherichia coli that interacts with newly translocated polypeptide substrate and catalyzes the formation of disulfide bonds in these secreted proteins. The precise nature of the interaction between DsbA and unfolded substrate is not known. Here, we give a detailed analysis of the DsbA crystal structure, now refined to 1.7 Angstrom, and present a proposal for its interaction with peptide. The crystal structure of DsbA implies flexibility between the thioredoxin and helical domains that may be an important feature for the disulfide transfer reaction. A hinge point for domain motion is identified-the typo IV beta-turn Phe 63-Met 64-Gly 65-Gly 66, which connects the two domains. Three unique features on the active site surface of the DsbA molecule-a groove, hydrophobic pocket, and hydrophobic patch-form an extensive uncharged surface surrounding the active-sits disulfide. Residues that contribute to these surface features are shown to be generally conserved in eight DsbA homologues. Furthermore, the residues immediately surrounding the active-site disulfide are uncharged in all nine DsbA proteins. A model for DsbA-peptide interaction has been derived from the structure of a human thioredoxin:peptide complex. This shows that peptide could interact with DsbA in a manner similar to that with thioredoxin. The active-site disulfide and all three surrounding uncharged surface features of DsbA could, in principle, participate in the binding or stabilization of peptide.

Crystallographic and biochemical studies on dissimilatory sulfite reductases

Thesis dissertation presented to obtain a PhD degree in Biochemistry at Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Universidade Nova de Lisboa

Measuring the cytochrome c nitrite reductase activity—practical considerations on the enzyme assays

Hindawi Publishing Corporation Bioinorganic Chemistry and Applications Volume 2010, Article ID 634597, 8 pages

Development of oxidoreductase based electrochemical biosensors

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Breath acetone to monitor life style interventions in field conditions: An exploratory study.

OBJECTIVE: To assess whether breath acetone concentration can be used to monitor the effects of a prolonged physical activity on whole body lipolysis and hepatic ketogenesis in field conditions. METHODS: Twenty-three non-diabetic, 11 type 1 diabetic, and 17 type 2 diabetic subjects provided breath and blood samples for this study. Samples were collected during the International Four Days Marches, in the Netherlands. For each participant, breath acetone concentration was measured using proton transfer reaction ion trap mass spectrometry, before and after a 30-50 km walk on four consecutive days. Blood non-esterified free fatty acid (NEFA), beta-hydroxybutyrate (BOHB), and glucose concentrations were measured after walking. RESULTS: Breath acetone concentration was significantly higher after than before walking, and was positively correlated with blood NEFA and BOHB concentrations. The effect of walking on breath acetone concentration was repeatedly observed on all four consecutive days. Breath acetone concentrations were higher in type 1 diabetic subjects and lower in type 2 diabetic subjects than in control subjects. CONCLUSIONS: Breath acetone can be used to monitor hepatic ketogenesis during walking under field conditions. It may, therefore, provide real-time information on fat burning, which may be of use for monitoring the lifestyle interventions.

Sinkkirikasteen liukenemisnopeuteen vaikuttavat tekijät ja sinkkirikasteen suoraliuotuksen mallintaminen

Työn kirjallisuusosassa selvitettiin eri tekijöiden (lämpötila, paine, mineralogia, partikkelikoko, sekoitus, kiintoainepitoisuus, liuoksen happo-, rauta- ja happipitoisuus) vaikutusta sinkkirikasteen suoraliuotusprosessin tärkeimpiin ilmiöihin (diffuusio, aineensiirto, reaktiokinetiikka). Kirjallisuusosassa kartoitettiin myös tämän hetkistä tietämystä niistä tekijöistä, jotka ovat oleellisia, kun sinkkirikasteen suoraliuotusprosessia mallinnetaan. Näitä tekijöitä ovat: sinkkirikasteiden liuotuksen kemia, sinkkirikasteiden liuotuksen kinetiikka ja mekanismit, kaasuneste aineensiirto ja kiinteäneste aineensiirto. Lisäksi selvitettiin millä tavoin aikaisemmissa tutkimuksissa sinkkirikasteiden suoraliuotusta on mallinnettu. Mallinnusosassa käsiteltiin atmosfääristä sinkkirikasteen suoraliuotusta, jossa hapettimena toimi ferri(III)rauta. Mallintamisessa käytettiin kirjallisuudessa esitettyjä mittaustuloksia ja mallintaminen tehtiin Modest tietokoneohjelmistolla. Työssä tehty atmosfäärisen suoraliuotuksen mallintaminen labo-ratoriomittakaavassa (laimeat liuokset ja pienet kiintoainepitoisuudet) antoi lupaavia tuloksia. Ongelmia mallin ennustuksen kanssa esiintyi pienissä happopitoisuuksissa, alhaisissa lämpötiloissa sekä pienillä ja suurilla partikkeleilla. Työn kirjallisuusosassa tunnistettiin ne ongelmakohdat, jotka vaativat lisätutkimuksia, jotta sinkkirikasteen atmosfääriselle suoraliuotukselle pystytään kehittämään simulointimalli. Näitä ovat: 1. Hapen liukoisuus ja aineensiirto teollisuuden käyttämissä sinkkirikastelietteissä, 2. Sopivien mittaustulosten puuttuminen, jotta atmosfääristä suoraliuotusta, jossa O2 ja Fe3+ toimivat hapettimena voitaisiin mallintaa, 3. Kiinteäneste aineensiirron merkitys sinkkirikasteen suoraliuotuksessa. Mallinnusosassa osoitettiin, että mekanistisella mallintamisella voidaan simuloida sinkkirikasteen atmosfääristä suoraliuotusta ainakin laboratoriomittakaavassa. Työn perusteella voidaan todeta, että sinkkirikasteen atmosfääriselle suoraliuotukselle voidaan työssä ehdotettujen jatkotutkimusten avulla kehittää numeerinen mekanistinen malli, jolla atmosfääristä sinkkirikasteiden suoraliuotusprosessia voidaan simuloida eri olosuhteissa.

Determinação espectrofotométrica de cefalexina em formulações farmacêuticas explorando a sua reação de transferência de carga com a quinalizarina

This work proposes a new simple and fast spectrophotometric method for cephalexin determination in pharmaceutical formulations. The method is based on the charge transfer reaction between cephalexin and quinalizarin in dimethylsulfoxide medium. Several analytical parameters related to the system were optimized and the reaction was characterized in terms of stoichiometry. Also, association constant and apparent molar absorptivity of the product were determined. The method presented a limit of detection of 0.46 mg L-1 and a quantification limit of 1.5 mg L-1. It was successfully applied in the determination of cephalexin in two samples of commercial pharmaceutical formulations.

Copper electrodeposition on glassy carbon and highly oriented pyrolytic graphite substrates from perchlorate solutions

In present work, we analyzed the copper electrodeposition onto GCE (System I) and HOPGE (System II) from perchlorate solutions. The current density transients obtained from system I and II were well described through a kinetic mechanism that involves four different contributions: (a) a Langmuir type adsorption process, b) an electron transfer from Cu2+→Cu+, (c) a 3D nucleation limited by a mass transfer reaction and (d) a proton reduction process. It was observed that the values of the nucleation rate, the number of active nucleation sites were increased with the overpotential and they are bigger onto GCE in comparison with HOPGE.

Synthèse stéréosélective de motifs polypropionates via la chimie des radicaux : application à l'élaboration de l'hémisphère ouest de la narasine

Cet ouvrage traite principalement de la synthèse de motifs polypropionates de type stéréopentade ainsi qu’une application à la synthèse d’une molécule naturelle possèdant des propriétés biologiques. La stratégie envisagée pour l’élaboration de ces motifs récurrents dans plusieurs structures d’origine naturelle fait appel à la chimie des radicaux. Cette thèse se divise en différents chapitres dans lesquels la versatilité de la méthodologie développée sera démontrée. En premier lieu, il sera question de présenter l’importance de la synthèse de motifs polypropionates. Le domaine couvert par la chimie de ces molécules complexes hautement fonctionnalisées a contribué énormément à l’avancement de nos connaissances en synthèse organique, particulièrement dans le contexte des réactions impliquant des molécules acyliques. Une brève description des méthodes connues est présentée afin de saisir l’étendue des défis restants pour construire efficacement tous les isomères possibles des polypropionates de type stéréopentade. La stratégie proposée est basée sur une approche contrôlée entièrement par le substrat. Ce contrôle s’appuie sur le choix judicieux de l’acide de Lewis activant les deux réactions impliquées, soit la réaction de Mukaiyama et le transfert d’hydrogène. La seconde section de cette thèse concerne principalement le développement d’une réaction de Mukaiyama impliquant un éther d’énol silylé portant un lien pouvant être homolytiquement brisé dans la réaction suivante et un aldéhyde de type propionate. Le contrôle de l’aldolisation provient de la nature de l’acide de Lewis. Une espèce monodentate (BF3·OEt2) génère une relation 3,4-syn selon le modèle dit Felkin-Anh tandis que les acides de Lewis bidentates mènent à la relation 3,4-anti via un état de transition définit comme Cram-chélate. Une optimisation des conditions réactionnelles en variant l’acidité et la stoechiométrie de l’acide de Lewis de titane a permis de construire diastéréosélectivement le produit de Mukaiyama ayant une relation 3,4-anti. En outre, la nature des complexes impliqués dans ces réactions a été élucidée par des études RMN 13C à basse température. Une fois les précurseurs radicalaires synthétisés, notre méthodologie de réduction par transfert d’hydrogène contrôlée également par les acides de Lewis s’avère très efficace. Les acides de Lewis dérivés d’aluminium mènent sélectivement à la relation 2,3-syn selon un contrôle endocyclique tandis que les acides de Lewis de bore permettent la création des relations 2,3-anti en se basant sur une stabilisation par les divers facteurs de contrôle de molécules acycliques. Cette stratégie novatrice nous a ainsi permis de construire efficacement les 16 diastéréoisomères possibles. Le chapitre suivant concerne l’application de cette méthodologie à la synthèse de l’hémisphère ouest de la salinomycine et de la narasine. Plusieurs défis synthétiques ont été relevés à cette occasion par la présence de nombreux centres stéréogènes contigus. Nous avons réalisé que la relation stéréochimique 2,3-anti de la salinomycine n’est pas accessible sélectivement par la chimie des radicaux via l’effet exocyclique. Des études ont été entreprises afin de comprendre cette perte de sélectivité. Les conclusions suggèrent que les substituants sur le cycle imposent un biais conformationnel conduisant à des faibles sélectivités. Une alternative utilisant un réactif de crotylsilane chiral a été développée pour arriver à la molécule cible. Cette situation est différente dans le cas de la narasine où la présence du méthyle sur le carbone en position β du radical bloque efficacement l’approche d’une des faces d’attaque par l’hydrure. Des sélectivités impressionnantes nous ont permis de construire le fragment C1-C9 de la narasine de manière expéditive et efficace. Finalement, l’élongation sélective utilisant à nouveau la séquence d’aldolisation de Mukaiyama/réduction radicalaire suivie d’un couplage de type aldol stéréosélectif conduit au fragment C1-C17 de la narasine (hémisphère ouest)en 19 étapes avec un rendement global de l’ordre de 7 %. En dernier lieu, nous nous sommes penchés sur la réactivité des α-bromo-β- alkoxycétones lors de transfert d’hydrogène. Nous avons découvert que la chimie de ces derniers pourrait s’avérer utile dans le contexte de la synthèse de motifs complexes polypropionates. La présence d’un centre stéréogène de l’autre coté de la cétone semble avoir un impact sur la sélectivité.

New insights into the substrate specificities of microbial transglutaminase: a biocatalytic perspective

La transglutaminase microbienne (Microbial transglutaminase : MTG) est fortement exploitée dans l’industrie textile et alimentaire afin de modifier l’apparence et la texture de divers produits. Elle catalyse la formation de liaisons iso-peptidiques entre des protéines par l’entremise d’une réaction de transfert d’acyle entre le groupement γ-carboxamide d’une glutamine provenant d’un substrat donneur d’acyle, et le groupement ε-amino d’une lysine provenant d’un substrat accepteur d’acyle. La MTG est tolérante à un large éventail de conditions réactionnelles, ce qui rend propice le développement de cette enzyme en tant que biocatalyseur. Ayant pour but le développement de la MTG en tant qu’alternative plus soutenable à la synthèse d’amides, nous avons étudié la réactivité d’une gamme de substrats donneurs et accepteurs non-naturels. Des composés chimiquement diversifiés, de faible masse moléculaire, ont été testés en tant que substrats accepteurs alternatifs. Il fut démontré que la MTG accepte une large gamme de composés à cet effet. Nous avons démontré, pour la première fois, que des acides aminés non-ramifiés et courts, tels la glycine, peuvent servir de substrat accepteur. Les α-acides aminés estérifiés Thr, Ser, Cys et Trp, mais pas Ile, sont également réactifs. En étendant la recherche à des composés non-naturels, il fut observé qu’un cycle aromatique est bénéfique pour la réactivité, bien que les substituants réduisent l’activité. Fait notable, des amines de faible masse moléculaire, portant les groupements de forte densité électronique azidure ou alcyne, sont très réactives. La MTG catalyse donc efficacement la modification de peptides qui pourront ensuite être modifiés ou marqués par la chimie ‘click’. Ainsi, la MTG accepte une variété de substrats accepteurs naturels et non-naturels, élargissant la portée de modification des peptides contenant la glutamine. Afin de sonder le potentiel biocatalytique de la MTG par rapport aux substrats donneurs, des analogues plus petits du peptide modèle Z-Gln-Gly furent testés; aucun n’a réagi. Nous avons toutefois démontré, pour la première fois, la faible réactivité d’esters en tant que substrats donneurs de la MTG. L’éventuelle amélioration de cette réactivité permettrait de faire de la MTG un biocatalyseur plus général pour la synthèse d’amides. Mots clés: Lien amide, biocatalyse, biotransformation, transglutaminase, arrimage moléculaire, criblage de substrats, ingénierie de substrats.

Study of picosecond processes of an intercalated dipyridophenazine Cr(iii) complex bound to defined sequence DNAs using transient absorption and time-resolved infrared methods

Picosecond transient absorption (TA) and time-resolved infrared (TRIR) measurements of rac-[Cr(phen)2(dppz)]3+ (1) intercalated into double-stranded guanine-containing DNA reveal that the excited state is very rapidly quenched. As no evidence was found for the transient electron transfer products, it is proposed that the back electron transfer reaction must be even faster (<3 ps).

Aerosol properties, in-canopy gradients, turbulent fluxes and VOC concentrations at a pristine forest site in Amazonia

Aerosol physical and chemical properties were measured in a forest site in central Amazonia (Cuieiras reservation, 2.61S; 60.21W) during the dry season of 2004 (Aug-Oct). Aerosol light scattering and absorption, mass concentration, elemental composition and size distributions were measured at three tower levels (Ground: 2 m; Canopy: 28 m, and Top: 40 m). For the first time, simultaneous eddy covariance fluxes of fine mode particles and volatile organic compounds (VOC) were measured above the Amazonian forest canopy. Aerosol fluxes were measured by eddy covariance using a Condensation Particle Counter (CPC) and a sonic anemometer. VOC fluxes were measured by disjunct eddy covariance using a Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer (PTR-MS). At nighttime, a strong vertical gradient of phosphorus and potassium in the aerosol coarse mode was observed, with higher concentrations at Ground level. This suggests a source of primary biogenic particles below the canopy. Equivalent black carbon measurements indicate the presence of light-absorbing aerosols from biogenic origin. Aerosol number size distributions typically consisted of superimposed Aitken (76 nm) and accumulation modes (144 nm), without clear events of new particle formation. Isoprene and monoterpene fluxes reached respectively 7.4 and 0.82 mg m(-2) s(-1) around noon. An average fine particle flux of 0.05 +/- 0.10 10(6) m(-2) s(-1) was calculated, denoting an equilibrium between emission and deposition fluxes of fine mode particles at daytime. No significant correlations were found between VOC and fine mode aerosol concentrations or fluxes. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Scientific program of the Radioactive Ion Beams Facility in Brasil (RIBRAS)

The RIBRAS facility (Radioactive Ion Beams in Brasil) is installed in connection with the 8MV Pelletron tandem of the University of Sao Paulo Physics Institute. It consists of two superconducting solenoids which focalize light radioactive secondary beams of low energy, produced by transfer reactions. Recent experimental results include the elastic scattering and transfer reactions of (6)He halo nucleus on (9)Be, (27)Al, (51)V and (120)Sn targets. The elastic scattering and transfer of (8)Li and (7)Be on several targets is also being studied. The transfer reaction (8)Li(p,alpha)(5)He of astrophysical interest was also Studied in the E(cm)=0.2-2.5 MeV energy range.

Optimization of incubation time of protein Tc85 in the construction of biosensor: Is the EIS a good tool?

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in pH 6.9 phosphate buffer solution was used to investigate each step of the procedure employed to modify a screen-printed electrode (SPE). The SPE was modified with self-assembled monolayers (SAMs) of cystamine (CYS, deposited from 20 mM solution), followed by glutaraldehyde (GA, 0.3 M solution). The Trypanosoma cruzi antigen was immobilized using different deposition times. The influence of incubation time (2-18 h) of protein was also investigated. The topography of modified electrode with this protein was investigated by atomic force microscopy (AFM). Interpretation of impedance data was based on physical and chemical adsorption, and degradation of the layer at high and meddle frequencies, and charge transfer reaction involving mainly the reduction of oxygen at low frequencies. EIS studies on modified electrodes with Tc85 protein immobilized for different incubation times indicated that the optimum incubation time was 6-8 h. It was demonstrated that EIS is a good technique to evaluate the different steps and the integrity of the surface modifications, and to optimize the incubation time of protein in the development of biosensors. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Thionicotinamide SAM on Gold: Adsorption Studies and Electroactivity

STM and impedance results of the self-assembled monolayer (SAM) formed with thionicotinamide (TNA) on gold indicate the presence of defects that increase with the immersion time of the electrode in the TNA solution affecting the SAM electroactivity toward the electron transfer reaction of the cytochrome e metalloprotein and [Fe(CN)(6)](4-) and [Ru(NH(3))(6)](3+) complexes. It was observed that this electroactivity was also affected by the pH of the electrolyte solution. SERS and STM data indicate sulfur coordination to the surface with contribution of the NH(2) group. From the dependence of the TNA surface coverage on the temperature and concentration in solution, thermodynamic parameters of adsorption were determined.