Ileal amino acid digestibility in canola meals from yellow- and black-seeded Brassica napus and Brassica juncea fed to growing pigs

Twelve ileal cannulated pigs (30.9 ± 2.7 kg) were used to determine the apparent (AID) and standardized (SID) ileal digestibility of protein and AA in canola meals (CM) derived from black- (BNB) and yellow-seeded (BNY) Brassica napus canola and yellow-seeded Brassica juncea (BJY). The meals were produced using either the conventional pre-press solvent extraction process (regular meal) or a new, vacuum-assisted cold process of meal de-solventization (white flakes) to provide 6 different meals. Six cornstarch-based diets containing 35% canola meal as the sole source of protein in a 3 (variety) × 2 (processing) factorial arrangement were randomly allotted to pigs in a 6 × 7 incomplete Latin square design to have 6 replicates per diet. A 5% casein diet was fed to estimate endogenous AA losses. Canola variety and processing method interacted for the AID of DM (P = 0.048), N (P = 0.010), and all AA (P < 0.05), except for Arg, Lys, Phe, Asp, Glu, and Pro. Canola variety affected or tended to affect the AID of most AA but had no effect on the AID of Lys, Met, Val, Cys, and Pro, whereas processing method had an effect on only Lys and Asp and tended to affect the AID of Thr, Gly and Ser. The effects of canola variety, processing method, and their interaction on the SID values for N and AA followed a similar pattern as for AID values. For the white flakes, SID of N in BJY (74.2%) was lower than in BNY and BNB, whose values averaged 78.5%; however, among the regular meals, BJY had a greater SID value for N than BNY and BNB (variety × processing, P = 0.015). For the white flakes, the SID of Ile (86.4%), Leu (87.6%), Lys (88.9%), Thr (87.6%) and Val (84.2%) in BNB were greater than BNY and BJY. Opposite results were observed for the regular processing, with SID of Lys (84.1%), Met (89.5%), Thr (84.1%), and Val (83.6%) being greater in BJY, followed by BNB and BNY(variety × processing, P < 0.057). The SID of Met was greatest for the white flakes (90.2%) but least for the regular processing (83.0%) in BNY (variety × processing, P < 0.057). It was concluded that the AID and SID of N and AA of the CM tested varied according to canola variety and the processing method used. Overall, the SID values for Ile, Leu, Lys, Met, Thr, and Val averaged across CM types and processing methods were 81.8, 82.6, 83.4, 85.9, 80.8, and 78.4%, respectively.

Recombinant expression of molluscan hemocyanin (KLH) substructures in a prokaryotic system: E. coli

The recombinant expression of 19 different substructures of KLH in the prokaryotic sys-tem E. coli has been successfully achieved: each one of the eight single FUs a to h of both isoforms, KLH1 and KLH2, two substructures consisting of two consecutive FUs (KLH1-bc and KLH1-gh) as well as a cDNA encompassing KLH1-abc. All recombinant proteins, fused to an N-terminal 6xHis tag, have successfully been detected by immuno precipitation using monoclonal α-His-antibodies and polyclonal α-KLH1- and α-KLH2-antibodies. One exception remained: SP-KLH2-a, which was not detected by the α-His-antibodies. This allows speculations as to whether the coexpressed signal peptide can lead, at one hand, to the secretion of the recombinant protein, and on the other to the simultaneous cut-off of the leader peptide, which results in the splitting off of even more N-terminal 6xHis tag, leading to failed recognition by the appropriate antibodies. The comparison of native KLH with recombinantly expressed prokaryotic (E. coli) and eukaryotic (Sf9 insect cells) KLH was done using FU-1h. The weak detection by the polyclonal α-KLH1-antibodies of both recombinantly expressed proteins showed that the native protein was the best recognized. For the prokaryotic one, both the denaturation applied for solubilisation of the bacterial inclusion bodies and the inability of bacterial cells to add N-linked glycosylation, are the reason for the poor hybridization. In contrast, KLH1-h expressed in eukaryotic insect cells is likely to be glycosylated. The incubation with the α-KLH1-antibodies resulting in the same weak detection, however, revealed that the linked carbohydrate side chains are not those expected. The establishment of SOE-PCR, together with further improvement, has enabled the generation of a clone encompassing the complete subunit KLH1-abcdefgh. The se-quence analysis compared to the original KLH1 sequence showed, however, that the resulting recombinant protein is defective in two histidines, required for the copper bind-ing sites in FU-1b and FU-1d and in three disulfide bridges (FU-1a, FU-1b and FU 1g). This is due to polymerase-related nucleotide exchanges, resulting in a changed amino acid sequence. Nevertheless, all eight potential N-glycosylation sites are present, leading to the speculation that the recombinant protein can in theory be fully glycosylated, which is the most important aspect for the clinical applicability of recombinant KLH as an im-munotherapeutic agent. The improvement of this method elaborated during the present work indicates bright prospects for the future generation of a correct cDNA sequence encoding for the complete KLH2 subunit.

Ursachen der unterschiedlichen Oligomerisierung von Lichtsammelproteinen

Die verschiedenen Lichtsammelproteine (Lhc-Proteine) höherer Pflanzen unterscheiden sich im Oligomerisierungsverhalten. Im Photosystem II existieren 6 Lhc-Proteine, die entweder die monomeren Lichtsammelkomplexe (LHC) CP24 (Lhcb6), CP26 (Lhcb5) und CP29 (Lhcb4) oder den trimeren LHCII (Lhcb1, Lhcb2 und Lhcb3) bilden. Im Photosystem I sind laut Kristallstruktur vier Lhc-Proteine lokalisiert, die als Heterodimere organisiert vorliegen. Der schwerpunktmäßig untersuchte LHCI-730 setzt sich aus Lhca1 und Lhca4 zusammen, während der LHCI-680 aus Lhca2 und Lhca3 besteht. Das Ziel der Arbeit bestand in der Identifizierung der für das unterschiedliche Oligomerisierungsverhalten verantwortlichen Proteinbereiche und Aminosäuren. Die für diese Arbeit generierten Consensussequenzalignments verschiedener Lhca- und Lhcb-Proteine vieler Arten unterstützen die Folgerungen aus Strukturdaten und anderen Sequenzalignments, dass den LHCs eine gemeinsame Monomerstruktur zu Grunde liegt. Die Helices 1 und 3 weisen weitgehend sehr hohe Sequenzidentitäten auf, während die N- und C-Termini, die zwei Schleifenregionen und die Helix 2 nur schwach konserviert sind. Falls die Bereiche mit hoher Sequenzübereinstimmung für das Zustandekommen ähnlicher monomerer LHC-Strukturen verantwortlich sind, könnten in den schwach konservierten Domänen die Ursachen für das unterschiedliche Oligomerisierungsverhalten lokalisiert sein. Aufgrund dessen wurden die schwach konservierten Domänen des monomerisierenden Lhcb4, des mit dem Lhca1 dimerisierenden Lhca4 und des Trimere bildenden Lhcb1 gegen die entsprechenden Domänen der anderen Proteine ausgetauscht und bezüglich ihres Oligomerisierungsverhaltens untersucht. Im Lhca4 konnten mit der Helix 2 und der stromalen Schleife zwei für eine Heterodimerisierung essentielle Domänen gefunden werden. Im Lhcb1 waren neben dem N-Terminus auch die 2. Helix und die stromale Schleifendomäne unentbehrlich für eine Trimerisierung. Zusätzlich waren Dimerisierung und Trimerisierung bei Austausch der luminalen Schleife beeinträchtigt. Ein geringer Beitrag zur Lhcb1-Trimerisierung konnte auch für den C-Terminus belegt werden. Ein zusätzliches Ziel der Arbeit sollte der Transfer der Oligomerisierungseigenschaften durch umfangreichen Domänentausch von einem auf ein anderes Protein sein. Der Transfer der Fähigkeit zur Dimerbildung durch Substitution gegen essentielle Lhca4-Domänen (50% luminale Schleife, 100% Helix 2 und 100% stromale Schleife) gelang beim Lhcb4, nicht aber beim Lhcb1. Der Transfer der Trimerisierungsfähigkeit auf Lhca4 und Lhcb4 scheiterte. Eine Lhca1-Mutante mit allen für eine Dimerisierung essentiellen Lhca4-Domänen, die durch Interaktion einzelner Moleküle untereinander multimere LHCs bilden sollte, war bereits in ihrer Monomerbildung beeinträchtigt. Eine Übertragung der Oligomerisierungsfähigkeit auf andere Proteine durch massiven Domänentransfer gestaltete sich somit schwierig, da vermutlich im mutierten Protein immer noch ursprüngliche Tertiärstrukturanteile enthalten waren, die nicht mit den transferierten Proteinbestandteilen kompatibel sind. Bei zukünftigen Experimenten zur Klärung der Transferierbarkeit der Oligomerisierungseigenschaft sollten deswegen neben dem unberücksichtigten 1. Teil der luminalen Schleife auch wenig konservierte Aminosäuren in der 1. und 3. Helix Beachtung finden. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es, die LHCI-730-Dimerisierung im Detail zu untersuchen. Mutationsanalysen bestätigten den von früheren Untersuchungen bekannten Einfluss des Isoleucins 103 und Histidins 99. Letzteres geht möglicherweise durch sein gebundenes Chlorophyll eine Interaktion mit dem Lhca1 ein. Das Phenylalanin 95 stellte sich ebenfalls als ein wichtiger Interaktionspartner heraus und könnte in Wechselwirkung mit einem zwischen Lhca1 und Lhca4 lokalisierten Phosphatidylglycerin treten. Das ebenfalls an der Dimerbildung beteiligte Serin 88 des Lhca4 könnte auf Grund der räumlichen Nähe bei Modellierungen direkt mit dem am C-Terminus des Lhca1 lokalisierten Glycin 190 interagieren. Darüber hinaus wurde ein in der luminalen Lhca4-Schleife lokalisiertes Phenylalanin 84 als Interaktionspartner des Tryptophans 185 im C-Terminus von Lhca1 identifiziert. Der simultane Austausch des Isoleucins 109 und Lysins 110 in der stromalen Schleife des Lhca4, konnte deren Einfluss auf die Dimerisierung belegen. Nachdem bislang an der Dimerbildung beteiligte Aminosäuren am N- und C-Terminus des Lhca1 und Lhca4 identifiziert werden konnten, wurden in dieser Arbeit viele an einer Dimerbildung beteiligten Proteinbereiche und Aminosäuren in der Helix 2 und den Schleifenregionen des Lhca4 identifiziert. Um alle an der Lhca1-Lhca4-Interaktion beteiligten Aminosäuren aufzuklären, müssten durch Mutationsanalysen die in der stromalen Lhca4-Schleife vermuteten Interaktionspartner des für die Dimerisierung wichtigen Tryptophans 4 am N-Terminus von Lhca1 identifiziert, und die in der Helix 3 des Lhca1 vermuteten Interaktionspartner der Helix 2 des Lhca4 ermittelt werden.

Identifizierung, Sequenzierung und Charakterisierung des Dmxl1-Gen in Mus musculus sowie die funktionelle Analyse durch Knock-Out

Identifizierung, Sequenzierung und Charakterisierung des Dmxl1-Gen in Mus musculus sowie die funktionelle Analyse durch Knock-OutrnrnBei Dmxl1 handelt es sich um ein neuartiges Gen aus Mus musculus. Das ebenfalls in der vorliegenden Arbeit bioinformatisch untersuchte Gen DMXL1 ist das zu Dmxl1 homologe Gen des Menschen. Beide Gene bestehen aus 43 Exons, das murine Dmxl1 codiert für eine mRNA von 10992 bp bzw. 12210 bp, das humane DMXL1 kodiert für eine cDNA von 11082 bp, der offene Leserahmen umfasst bei der Maus 9042 bp. In der Maus konnte ein mögliches alternatives Polyadenylierungssignal identifiziert werden. Zwischen beiden Spezies sind die Exonpositionen und ihre Längen hoch konserviert. Dmxl1 liegt auf dem Crick-Strang von Chromosom 18 Bande C, der translatierte Bereich erstreckt sich auf genomischer Ebene über 129558 bp und die Orientierung verläuft in Richtung Centromer. Dmxl1 und DMXL1 gehören damit zu den größten bekannten Genen in Maus und Mensch. Bei beiden Spezies liegen die DmX-Homologen genomisch innerhalb eines Bereichs der Isochoren-Klasse L1 in einer Gen-armen Region. Die Anzahl der repetitiven Elemente innerhalb der Genregion von Dmxl1 liegt 6% unter dem erwarteten Wert eines L1 Isochors, die Anzahl beim Menschen liegt 4% über dem erwarteten Wert. Um die mögliche Promotorstruktur von Dmxl1 darzustellen, wurden umfangreiche in silico-Analysen der Region um den putativen Transkriptionsstart vorgenommen. Mit Hilfe der gewonnenen Daten konnte ein Transkriptionstartpunkt identifiziert werden. Zudem wurde eine Promotorstruktur erarbeitet, bei der angenommen werden kann, dass sie eine gute Näherung an die tatsächlich vorhandenen Bindungsstellen von Transkriptionsfaktoren darstellt. Die mit bioinformatischen Werkzeugen erzeugte virtuelle Promotor- und Enhancerstruktur zeigt das Potenzial, Dmxl1 basal und ubiquitär zu exprimieren. Gleichzeitig zeigen diese Daten, dass Dmxl1 vermutlich in einigen Geweben der Keimbahn, im Fettgewebe, dem blutbildenen System und während der Embryogenese hochkomplex reguliert werden kann. Eine regulierte Expression zur Steuerung des Energiestoffwechsels ist ebenfalls wahrscheinlich. Diese Ergebnisse passen sehr gut zu den experimentell ermittelten Daten und den beobachteten Phänotypen Dmxl1-chimärer Mäuse.rnDie abgeleitete Aminosäuresequenz umfasst in der Maus 3013 AS, im Menschen 3027 AS, der Vergleich der abgeleiteten Aminosäuresequenzen zeigt eine Identität von 89,3 % und eine Similarität von 94,7 % zwischen beiden Spezies. Im Dmxl1/DMXL1-Protein von Maus und Mensch konnten mindestens 24 und maximal 36 WD-Wiederholungseinheiten identifiziert werden, zudem wurden eine Reihe weiterer konservierter Proteinmotive gefunden. Die in silico-Strukturanalysen beider abgeleiteter Aminosäuresequenzen lässt vermuten, dass sich C- und N-terminal WD-Propellerstrukturen befinden. In dieser Arbeit gelang eine C-terminale Rekonstruktion einer 10-blättrigen Propellerstruktur, denkbar ist jedoch auch eine Struktur mit mindestens drei WD-Propellern, wenn eine prädominante Struktur mit Propellern aus jeweils sieben Propellerblättern angenommen wird.rnDas primäre Ziel dieser Arbeit, die Etablierung einer stabilen Mauslinie mit diruptiertem Dmxl1-Gen konnte aufgrund einer beobachteten Haploinsuffizienz nicht erreicht werden. Trotz zahlreicher Transformationen von Maus-Stammzelllinien konnte letztlich nur eine stabil transformierte Linie mit einem Dmxl1-Null-Allel identifiziert werden, was auch zu den theoretischen Daten und den angenommenen Aufgaben von Dmxl1 als komplex und diffizil reguliertes Multifunktions-Protein passt. Aus der transformierten Mauszelllinie konnten chimäre Mäuse entwickelt werden, die in Abhängigkeit von dem Ausmaß des Chimärismus phänotypisch massive Schädigungen aufwiesen. Neben einer Teilsterilität wurden massive Fettleibigkeit und ein ausgeprägter Hypogonadismus beobachtet. Keines der Tiere war in der Lage das Dmxl1-Null-Allel zu transduzieren. Die Tiere waren nur sehr eingeschränkt fertil, die wenigen Nachkommen entsprachen genotypisch und phänotypisch ausschließlich den verwendeten Blastocysten.rn

Die Isolierung und Aufreinigung der Metalloendopeptidase LysN und die Evaluierung der Spezifität der LysN E157D-Mutante und ihr Einsatz in der Proteomik und die Mechanismen der Bildung von “dendritic cell aggresome- like induced structures“ (DALIS)

Der proteolytische Verdau von Proteinen in Peptide ist ein wichtiger Schritt in der Tandem-Massenspektrometrie. Dabei werden Peptide fragmentiert und die sich ergebenden Fragmentionen geben Aufschluss über die Aminosäuresequenz des zu untersuchenden Proteins. Dabei sind für die Fragmentierung sowohl Länge und Sequenz, als auch der Ladungszustand des Peptids ungemein wichtig. Diese Parameter bedingen sich durch Endoproteasen, die für den proteolytischen Verdau eingesetzt werden. Eine Voraussetzung hierfür ist die Spezifität der Protease. Trypsin ist bei weitem die gebräuchlichste Protease zur massenspektrometrischen Probenvorbereitung. Allerdings bietet Trypsin keine Komplettlösung. Je nach Fragestellung und Applikation müssen weitere Proteasen eingesetzt werden, um eine komplette Sequenzabdeckung zu gewährleisten und möglichst alle posttranslationalen Modifikationen nachzuweisen, oder bestimmte Proteomklassen (z.B Phosphoproteom

Bedeutung von allelen Varianten des Hexose-Transporters Hxt3p und der Hexokinasen Hxk1p und Hxk2p für Aufnahme und Verwertung von Glucose und Fructose durch Weinhefen

In Hinsicht darauf, dass sich S. cerevisiae-Stämme im Laufe der Domestizierung und Anpassung an verschiedene Habitate genetisch verändert haben, wurde in dieser Arbeit eine repräsentative Auswahl von Labor-, kommerziellen und in der Natur vorkommenden Saccharomyces-Stämmen und ihren Interspezies-Hybriden auf die Verbreitung alleler Varianten der Hexokinase-Gene HXK1 und HXK2 getestet. Von den Hexose-Transportern stand Hxt3p im Mittelpunkt, da seine essentielle Rolle bei der Vergärung von Glucose und Fructose bereits belegt wurde.rnIn dieser Arbeit wurde gezeigt, dass es bedeutende Unterschiede in der Vergärung von Glucose und Fructose zwischen Weinhefen der Gattung Saccharomyces gibt, die z.T. mit Struktur-Varianten des Hexose-Transporter Hxt3p korrelieren. rnInsgesamt 51 Hefestämme wurden auf ihre allele Variante des HXT3-Gens untersucht. Dabei haben sich drei Hauptgruppen (die Fermichamp®-Typ Gruppe, Bierhefen und Hybrid-Stämme) mit unterschiedlichem HXT3-Allel ergeben. Im Zusammenhang mit der Weinherstellung wurden signifikante Nukleotid-Substitutionen innerhalb des HXT3-Gens der robusten S. cerevisiae-Stämme (wie z.B. Sekthefen, kommerzielle Starterkulturen) und Hybrid-Stämmen festgestellt. Diese Hefen zeichneten sich durch die Fähigkeit aus, den Most trotz stressigen Umwelt-Bedingungen (wie hohe Ethanol-Konzentration, reduzierter Ammonium-Gehalt, ungünstiges Glucose:Fructose-Verhältnis) zu vergären. rnDie Experimente deuten darauf hin, dass die HXT3-Allel-Variante des als Starterkultur verwendbaren Stammes Fermichamp®, für den verstärkten Fructose-Abbau verantwortlich ist. Ein gleiches Verhalten der Stämme mit dieser Allel-Variante wurde ebenfalls beobachtet. Getestet wurden die S. cerevisiae-Stämme Fermichamp® und 54.41, die bezüglich Hxt3p-Aminosäuresequenz gleich sind, gegenüber zwei S. cerevisiae-Stämmen mit dem HXT3-Standard-Alleltyp Fermivin® und 33. Der Unterschied in der Hexose-Verwertung zwischen Stämmen mit Fermichamp®- und Standard-Alleltyp war in der Mitte des Gärverlaufs am deutlichsten zu beobachten. Beide Gruppen, sowohl mit HXT3 Fermichamp®- als auch Fermivin®-Alleltyp vergoren die Glucose schneller als die Fructose. Der Unterschied aber zwischen diesen HXT3-Alleltypen bei der Zucker-Verwertung lag darin, dass der Fermichamp®-Typ eine kleinere Differenz in der Abbau-Geschwindigkeit der beiden Hexosen zeigte als der Fermivin®-Typ. Die Zuckeraufnahme-Messungen haben die relativ gute Fructose-Aufnahme dieser Stämme bestätigt.rnEbenfalls korrelierte der fructophile Charakter des Triple-Hybrides S. cerevisiae x S. kudriavzevii x S. bayanus-Stamm HL78 in Transportexperimenten mit verstärkter Aufnahme von Fructose im Vergleich zu Glucose. Insgesamt zeigte dieser Stamm ähnliches Verhalten wie die S. cerevisiae-Stämme Fermichamp® und 54.41. rnIn dieser Arbeit wurde ein Struktur-Modell des Hexose-Transporters Hxt3p erstellt. Als Basis diente die zu 30 % homologe Struktur des Proton/Xylose-Symporters XylE aus Escherichia coli. Anhand des Hxt3p-Modells konnten Sequenzbereiche mit hoher Variabilität (Hotspots) in drei Hxt3p-Isoformen der Hauptgruppen (die Fermichamp®-Typ Gruppe, Bierhefen und Hybrid-Stämme) detektiert werden. Diese signifikanten Aminosäure-Substitutionen, die eine mögliche Veränderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Carriers mit sich bringen, konzentrieren sich auf drei Bereiche. Dazu gehören die Region zwischen den N- und C-terminalen Domänen, die cytosolische Domäne und der Outside-Loop zwischen Transmembranregion 9 und Transmembranregion 10. rnObwohl die Transportmessungen keinen Zusammenhang zwischen Stämmen mit unterschiedlichen HXT3-Allelen und ihrer Toleranz gegenüber Ethanol ergaben, wurde ein signifikanter Anstieg in der Zuckeraufnahme nach vorheriger 24-stündiger Inkubation mit 4 Vol% Ethanol bei den Teststämmen beobachtet. rnInsgesamt könnten allele Varianten von HXT3-Gen ein nützliches Kriterium bei der Suche nach robusten Hefen für die Weinherstellung oder für andere industrielle Anwendungen sein. Die Auswirkung dieser Modifikationen auf die Struktur und Effizienz des Hexose-Transporters, sowie der mögliche Zusammenhang mit Ethanol-Resistenz müssen weiter ausführlich untersucht werden. rnEin Zusammenhang zwischen den niedrig variablen Allel-Varianten der Hexokinase-Gene HXK1 und HXK2 und dem Zucker-Metabolismus wurde nicht gefunden. Die Hexokinasen der untersuchten Stämme wiesen allerdings generell eine signifikante geringere Affinität zu Fructose im Vergleich zu Glucose auf. Hier liegt sicherlich eine Hauptursache für den Anstieg des Fructose:Glucose-Verhältnisses im Laufe der Vergärung von Traubenmosten.rn

'Pergularain e I'--a plant cysteine protease with thrombin-like activity from Pergularia extensa latex

Pergularain e I, a cysteine protease with thrombin-like activity, was purified by ion exchange chromatography from the latex of Pergularia extensa. Its homogeneity was characterized by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), native PAGE and reverse-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC). The molecular mass of pergularain e I by matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (MALDI-TOF) was found to be 23.356 kDa and the N-terminal sequence is L-P-H-D-V-E. Pergularain e I is a glycoprotein containing approximately 20% of carbohydrate. Pergularain e I constituted 6.7% of the total protein with a specific activity of 9.5 units/mg/min with a 2.11-fold increased purity. Proteolytic activity of the pergularain e I was completely inhibited by iodoacetic acid (IAA). Pergularain e I exhibited procoagulant activity with citrated plasma and fibrinogen similar to thrombin. Pergularain e I increases the absorbance of fibrinogen solution in concentration-dependent and time-dependent manner. At 10 microg concentration, an absorbance of 0.48 was reached within 10 min of incubation time. Similar absorbance was observed when 0.2 NIH units of thrombin were used. Thrombin-like activity of pergularain e I is because of the selective hydrolysis of A alpha and B beta chains of fibrinogen and gamma-chain was observed to be insusceptible to hydrolysis. Molecular masses of the two peptide fragments released from fibrinogen due to the hydrolysis by pergularain e I at 5-min incubation time were found to be 1537.21 and 1553.29 and were in close agreement with the molecular masses of 16 amino acid sequence of fibrinopeptide A and 14 amino acid sequence of fibrinopeptide B, respectively. Prolonged fibrinogen-pergularain e I incubation releases additional peptides and their sequence comparison of molecular masses of the released peptides suggested that pergularain e I hydrolyzes specifically after arginine residues.

Parallel amino acid replacements in the rhodopsins of the rockfishes (Sebastes spp.) associated with shifts in habitat depth

Among various groups of fishes, a shift in peak wavelength sensitivity has been correlated with changes in their photic environments. The genus Sebastes is a radiation of marine fish species that inhabit a wide range of depths from intertidal to over 600 m. We examined 32 species of Sebastes for evidence of adaptive amino acid substitution at the rhodopsin gene. Fourteen amino acid positions were variable among these species. Maximum likelihood analyses identify several of these to be targets of positive selection. None of these correspond to previously identified critical amino acid sites, yet they may in fact be functionally important. The occurrence of independent parallel changes at certain amino acid positions reinforces this idea. Reconstruction of habitat depths of ancestral nodes in the phylogeny suggests that shallow habitats have been colonized independently in different lineages. The evolution of rhodopsin appears to be associated with changes in depth, with accelerated evolution in lineages that have had large changes in depth.

On the terminal homologation of physiologically active peptides as a means of increasing stability in human serum--neurotensin, opiorphin, B27-KK10 epitope, NPY

The terminal homologation by CH(2) insertion into the peptides mentioned in the title is described. This involves replacement of the N-terminal amino acid residue by a β(2) - and of the C-terminal amino acid residue by a β(3) -homo-amino acid moiety (β(2) hXaa and β(3) hXaa, resp.; Fig. 1). In this way, the structure of the peptide chain from the N-terminal to the C-terminal stereogenic center is identical, and the modified peptide is protected against cleavage by exopeptidases (Figs. 2 and 3). Neurotensin (NT; 1) and its C-terminal fragment NT(8-13) are ligands of the G-protein-coupled receptors (GPCR) NT1, NT2, NT3, and NT analogs are promising tools to be used in cancer diagnostics and therapy. The affinities of homologated NT analogs, 2b-2e, for NT1 and NT2 receptors were determined by using cell homogenates and tumor tissues (Table 1); in the latter experiments, the affinities for the NT1 receptor are more or less the same as those of NT (0.5-1.3 vs. 0.6 nM). At the same time, one of the homologated NT analogs, 2c, survives in human plasma for 7 days at 37° (Fig. 6). An NMR analysis of NT(8-13) (Tables 2 and 4, and Fig. 8) reveals that this N-terminal NT fragment folds to a turn in CD(3) OH. - In the case of the human analgesic opiorphin (3a), a pentapeptide, and of the HIV-derived B27-KK10 (4a), a decapeptide, terminal homologation (→3b and 4b, resp.) led to a 7- and 70-fold half-life increase in plasma (Fig. 9). With N-terminally homologated NPY, 5c, we were not able to determine serum stability; the peptide consisting of 36 amino acid residues is subject to cleavage by endopetidases. Three of the homologated compounds, 2b, 2c, and 5c, were shown to be agonists (Fig. 7 and 11). A comparison of terminal homologation with other stability-increasing terminal modifications of peptides is performed (Fig. 5), and possible applications of the neurotensin analogs, described herein, are discussed.

Serum amino acid profiles and their alterations in colorectal cancer

Mass spectrometry-based serum metabolic profiling is a promising tool to analyse complex cancer associated metabolic alterations, which may broaden our pathophysiological understanding of the disease and may function as a source of new cancer-associated biomarkers. Highly standardized serum samples of patients suffering from colon cancer (n = 59) and controls (n = 58) were collected at the University Hospital Leipzig. We based our investigations on amino acid screening profiles using electrospray tandem-mass spectrometry. Metabolic profiles were evaluated using the Analyst 1.4.2 software. General, comparative and equivalence statistics were performed by R 2.12.2. 11 out of 26 serum amino acid concentrations were significantly different between colorectal cancer patients and healthy controls. We found a model including CEA, glycine, and tyrosine as best discriminating and superior to CEA alone with an AUROC of 0.878 (95% CI 0.815-0.941). Our serum metabolic profiling in colon cancer revealed multiple significant disease-associated alterations in the amino acid profile with promising diagnostic power. Further large-scale studies are necessary to elucidate the potential of our model also to discriminate between cancer and potential differential diagnoses. In conclusion, serum glycine and tyrosine in combination with CEA are superior to CEA for the discrimination between colorectal cancer patients and controls.

Dog bites man or man bites dog? The enigma of the amino acid conjugations

The proposition posed is that the value of amino acid conjugation to the organism is not, as in the traditional view, to use amino acids for the detoxication of aromatic acids. Rather, the converse is more likely, to use aromatic acids that originate from the diet and gut microbiota to assist in the regulation of body stores of amino acids, such as glycine, glutamate, and, in certain invertebrates, arginine, that are key neurotransmitters in the central nervous system (CNS). As such, the amino acid conjugations are not so much detoxication reactions, rather they are homeostatic and neuroregulatory processes. Experimental data have been culled in support of this hypothesis from a broad range of scientific and clinical literature. Such data include the low detoxication value of amino acid conjugations and the Janus nature of certain amino acids that are both neurotransmitters and apparent conjugating agents. Amino acid scavenging mechanisms in blood deplete brain amino acids. Amino acids glutamate and glycine when trafficked from brain are metabolized to conjugates of aromatic acids in hepatic mitochondria and then irreversibly excreted into urine. This process is used clinically to deplete excess nitrogen in cases of urea cycle enzymopathies through excretion of glycine or glutamine as their aromatic acid conjugates. Untoward effects of high-dose phenylacetic acid surround CNS toxicity. There appears to be a relationship between extent of glycine scavenging by benzoic acid and psychomotor function. Glycine and glutamine scavenging by conjugation with aromatic acids may have important psychosomatic consequences that link diet to health, wellbeing, and disease.

Snake venom L-amino acid oxidases

L-amino acid oxidases are widely found in snake venoms and are thought to contribute to the toxicity upon envenomation. The mechanism of these toxic effects and whether they result from the enzymatic activity are still uncertain although many papers describing the biological and pharmacological effects of L-amino acid oxidases have appeared recently, which provide more information about their action on platelets, induction of apoptosis, haemorrhagic effects, and cytotoxicity. This review summarizes the physiochemical properties, structural characteristics and various biological functions of snake venom L-amino acid oxidases (SV-LAAOs). In addition, the putative mechanisms of SV-LAAO-induced platelet aggregation and apoptosis of cells are discussed in more detail.

Surface antigens and potential virulence factors from parasites detected by comparative genomics of perfect amino acid repeats

ABSTRACT: BACKGROUND: Many parasitic organisms, eukaryotes as well as bacteria, possess surface antigens with amino acid repeats. Making up the interface between host and pathogen such repetitive proteins may be virulence factors involved in immune evasion or cytoadherence. They find immunological applications in serodiagnostics and vaccine development. Here we use proteins which contain perfect repeats as a basis for comparative genomics between parasitic and free-living organisms. RESULTS: We have developed Reptile http://reptile.unibe.ch, a program for proteome-wide probabilistic description of perfect repeats in proteins. Parasite proteomes exhibited a large variance regarding the proportion of repeat-containing proteins. Interestingly, there was a good correlation between the percentage of highly repetitive proteins and mean protein length in parasite proteomes, but not at all in the proteomes of free-living eukaryotes. Reptile combined with programs for the prediction of transmembrane domains and GPI-anchoring resulted in an effective tool for in silico identification of potential surface antigens and virulence factors from parasites. CONCLUSION: Systemic surveys for perfect amino acid repeats allowed basic comparisons between free-living and parasitic organisms that were directly applicable to predict proteins of serological and parasitological importance. An on-line tool is available at http://genomics.unibe.ch/dora.