Synthesis and immunological characterization of 104-mer and 102-mer peptides corresponding to the N- and C-terminal regions of the Plasmodium falciparum CS protein.

We investigated the immunogenicity and the conformational properties of the non-repetitive sequences of the Plasmodium falciparum circumsporozoite (CS) protein. Two polypeptides of 104 and 102 amino acids long, covering, respectively, the N- and C-terminal regions of the CS protein, were synthesized using solid phase Fmoc chemistry. The crude polypeptides were purified by a combination of size exclusion chromatography and RP-HPLC. Sera of mice immunized with the free polypeptides emulsified in incomplete Freund's adjuvant strongly reacted with the synthetic polypeptides as well as with native CS protein as judged by ELISA and IFAT assays. Most importantly, these antisera inhibited the sporozoite invasion of hepatoma cells. In addition, sera derived from donors living in a malaria endemic area recognized the CS 104- and 102-mers. Conformational studies of the CS polypeptides were also performed by circular dichroism spectroscopy showing the presence of a weakly ordered structure that can be increased by addition of trifluoroethanol. The obtained results indicate that the synthetic CS polypeptides and the natural CS protein share some common antigenic determinants and probably have similar conformation. The approach used in this study might be useful for the development of a synthetic malaria vaccine.

1,2-Dimethylindole-3-sulfonyl (MIS) as protecting group for the side chain of arginine

The protection of arginine (Arg) side chains is a crucial issue in peptide chemistry because of the propensity of the basic guanidinium group to produce side reactions. Currently, sulfonyl-type protecting groups, such as 2,2,5,7,8-pentamethylchroman (Pmc) and 2,2,4,6,7-pentamethyldihydrobenzofurane (Pbf), are the most widely used for this purpose. Nevertheless, Arg side chain protection remains problematic as a result of the acid stability of these two compounds. This issue is even more relevant in Arg-rich sequences, acid-sensitive peptides and large-scale syntheses. The 1,2-dimethylindole-3-sulfonyl (MIS) group is more acid-labile than Pmc and Pbf and can therefore be a better option for Arg side chain protection. In addition, MIS is compatible with tryptophan-containing peptides.

Synthesis of Janus compounds for the recognition of G-U mismatched nucleobase pairs

The design and synthesis of two Janus-type heterocycles with the capacity to simultaneously recognize guanine and uracyl in G-U mismatched pairs through complementary hydrogen bond pairing is described. Both compounds were conveniently functionalized with a carboxylic function and efficiently attached to a tripeptide sequence by using solid-phase methodologies. Ligands based on the derivatization of such Janus compounds with a small aminoglycoside, neamine, and its guanidinylated analogue have been synthesized, and their interaction with Tau RNA has been investigated by using several biophysical techniques, including UV-monitored melting curves, fluorescence titration experiments, and 1H NMR. The overall results indicated that Janus-neamine/guanidinoneamine showed some preference for the +3 mutated RNA sequence associated with the development of some tauopathies, although preliminary NMR studies have not confirmed binding to G-U pairs. Moreover, a good correlation has been found between the RNA binding affinity of such Janus-containing ligands and their ability to stabilize this secondary structure upon complexation.

Efficient synthesis of sulfonamide derivatives on solid supports catalyzed using solvent-free and microwave-assisted methods

In this work we report the synthesis of sulfonamide derivatives using a conventional procedure and with solid supports, such as silica gel, florisil, alumina, 4Å molecular sieves, montmorillonite KSF, and montmorillonite K10 using solvent-free and microwave-assisted methods. Our results show that solid supports have a catalytic activity in the formation of sulfonamide derivatives. We found that florisil, montmorillonite KSF, and K10 could be used as inexpensive alternative catalysts that are easily separated from the reaction media. Additionally, solvent-free and microwave-assisted methods were more efficient in reducing reaction time and in increasing yield.

Synthesis, characterization and application of ion imprinted poly(vinylimidazole) for zinc ion extraction/preconcentration with faas determination

In this paper, we describe the synthesis of an ion imprinted polymer (IIP) by homogeneous polymerization and its use in solid-phase to extract and preconcentrate zinc ions. Under optimal conditions (pH 5.0, preconcentration flow rate of 12.0 mL min-1, and eluted with 1.0 mol L-1 HNO3) this procedure allows the determination of zinc with an enrichment factor of 10.2, and with limits of detection and quantification of 1.5 and 5.0 µg L-1, respectively. The accuracy of our results was confirmed by analysis of tap water and certified reference materials: NIST 1570a (Spinach leaves) and NIST 1515 (Apple leaves).

Synthèse et caractérisation physicochimique de peptides de polyglutamines

Neuf maladies neurodégénératives sont le produit de l’expression de gènes mutés, dans lesquels le codon CAG est répété au-delà d’un seuil pathologique. Ceci produit des protéines mutantes dans lesquelles sont insérés des segments de polyglutamines (polyGln), qui perdent leur activité et acquièrent une nouvelle fonction, ce qui est toxique pour le neurone. Ces altérations sont attribuables aux propriétés particulières de la polyGln. En effet, ces dernières possèdent la capacité de s’assembler pour former des corps d’inclusion intracellulaires. Cette propension à l’agrégation de la polyGln rend difficile l’étude de ces pathologies. C’est ainsi que l’utilisation de peptides peut s’avérer une approche avantageuse. Toutefois, la synthèse de polyGln est associée à de nombreuses délétions et nécessite l’ajout de groupements chargés afin de permettre leur purification. Cependant, ce prérequis donne lieu à des interactions électrostatiques qui biaisent la structure et la cinétique d’agrégation de ces peptides, en plus d’interférer avec l’évaluation d’éventuels agents thérapeutiques. L’objectif du projet est de développer un système permettant l’étude de la polyGln en s’affranchissant des effets de charges. Pour ce faire, deux approches ont été explorées, la première utilise la polyGln non chargée et la seconde utilise une structure polyGln-morpholine ayant des charges labiles en fonction du pH. Ces peptides ont été produits en utilisant une approche linéaire de synthèse peptidique sur support solide avec protection maximale des chaînes latérales. La purification a été effectuée par chromatographie de haute performance en phase inverse en milieu acide. Ces stratégies ont permis de produire des peptides de polyGln de grande pureté avec des rendements acceptables. Une procédure de solubilisation des peptides alliant sonication et lyophilisation a été développée afin d’étudier chacun de ces peptides à l’aide de diverses techniques physicochimiques, telles que la diffusion de la lumière, la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, Raman et UV-visible, le dichroïsme circulaire et la microscopie optique polarisée. La polyGln non chargée solubilisée dans le trifluoroéthanol-eau a montré que la taille des particules et la vitesse d’agrégation sont proportionnelles à la fraction volumique en eau. De plus, la structure secondaire en solution est à prédominance alpha et semble être peu sensible à la fraction d’eau jusqu’à un certain seuil (25%) après lequel la structure aléatoire prédomine. L’analyse des agrégats à l’état solide montre des structures hélicoïdales > aléatoires et ont les caractéristiques des fibrilles amyloïdes. Le peptide de polyGln-morpholines a un pKa de 7,3 en milieu aqueux. Il demeure en solution lorsque le pH < pKa et à faible force ionique, alors qu’il s’autoassemble lorsque ces conditions ne sont pas respectées. Ceci suggère que la répulsion électrostatique est responsable de la stabilisation du peptide en solution. La dimension fractale nous indique que le peptide forme des agrégats compacts dont les constituants ont une taille de 2,5 nm, compatibles avec une conformation aléatoire compacte, en coude bêta ou hélicoïdale. Ceci est en accord avec l’étude structurale des peptides en solution qui a montré des espèces aléatoires > bêta > alpha. De plus, en RMN, l’élargissement des signaux du 1Hγ en cours d’agrégation suggère une interaction via les chaînes latérales. Les analyses en phase solide ont plutôt montré une prédominance de structures bêta et alpha. L’inhibition de l’agrégation à pH 8 varie selon rouge de Congo > tréhalose, alors que le peptide liant la polyGln 1 et la thioflavine T ne semble pas avoir d’effet. Ces approches ont donc permis pour la première fois de s’affranchir des effets de charges auparavant inhérents à l’étude de la polyGln en solution et par conséquent d’obtenir des informations inédites quant à la solubilité, la structure et la cinétique d’agrégation. Enfin, le dispositif à charges labiles permet d’évaluer l’efficacité d’éventuels agents thérapeutiques à pH quasi physiologique.

Méthodologie pour la synthèse combinatoire d’azapeptides: application à la synthèse d’analogues aza-GHRP-6 en tant que ligands du récepteur CD36

Les azapeptides sont des mimes peptidiques où le carbone alpha d’un ou de plusieurs acides aminés est remplacé par un atome d’azote. Cette modification tend à stabiliser une conformation en repliement beta en raison de la répulsion électronique entre les paires d’électrons libres des atomes d’azote adjacents et de la géométrie plane de l’urée. De plus, le résidu semicarbazide a une meilleure résistance face aux protéases en plus d’être chimiquement plus stable qu’une liaison amide. Bien que les propriétés des azapeptides en fassent des mimes peptidiques intéressants, leurs méthodes de synthèses font appel à la synthèse laborieuse d’hydrazines substituées en solution. Le peptide sécréteur d’hormone de croissance 6 (GHRP-6, His-D-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH2) est un hexapeptide synthétique qui possède une affinité pour deux récepteurs distincts: les récepteurs GHS-R1a et CD36. Les travaux effectués au cours de mon doctorat qui seront détaillés dans cet ouvrage visent à atteindre deux objectifs: (1) le développement d’analogues du peptide GHRP-6 sélectif à un seul récepteur et (2) la mise au point d’une nouvelle méthodologie pour la synthèse combinatoire d’azapeptides. En réponse au premier objectif, la synthèse parallèle de 49 analogues aza-GHRP-6 a été effectuée et certains candidats sélectifs au récepteur CD36 ont été identifiés. L’étude de leurs propriétés anti-angiogéniques, effectuée par nos collaborateurs, a également permis d’identifier des candidats intéressants pour le traitement potentiel de la dégénérescence maculaire liée à l’âge. Une nouvelle approche pour la synthèse combinatoire d’azapeptides, faisant appel à l’alkylation et la déprotection chimiosélective d’une sous-unité semicarbazone ancrée sur support solide, a ensuite été développée. La portée de cette méthodologie a été augmentée par la découverte de conditions permettant l’arylation régiosélective de cette sous-unité semicarbazone, donnant accès à treize nouveaux dérivés aza-GHRP-6 possédant des résidus aza-arylglycines aux positions D-Trp2 et Trp4. L’élaboration de conditions propices à l’alkylation et la déprotection chimiosélective de la semicarbazone a donné accès à une variété de chaînes latérales sur l’acide aminé « aza » préalablement inaccessibles. Nous avons, entre autres, démontré qu’une chaîne latérale propargyl pouvait être incorporée sur l’acide aminé « aza ». Tenant compte de la réactivité des alcynes, nous avons ensuite élaboré des conditions réactionnelles permettant la formation in situ d’azotures aromatiques, suivie d’une réaction de cycloaddition 1,3-dipolaire sur support solide, dans le but d’obtenir des mimes de tryptophane. Sept analogues du GHRP-6 ont été synthétisés et testés pour affinité au récepteur CD36 par nos collaborateurs. De plus, nous avons effectué une réaction de couplage en solution entre un dipeptide possédant un résidu aza-propargylglycine, du paraformaldehyde et une variété d’amines secondaires (couplage A3) afin d’accéder à des mimes rigides d’aza-lysine. Ces sous-unités ont ensuite été incorporées sur support solide afin de générer sept nouveaux azapeptides avec des dérivés aza-lysine à la position Trp4 du GHRP-6. Enfin, une réaction de cyclisation 5-exo-dig a été développée pour la synthèse de N-amino imidazolin-2-ones en tant que nouveaux mimes peptidiques. Leur fonctionnalisation par une série de groupements benzyliques à la position 4 de l’hétérocycle a été rendue possible grâce à un couplage Sonogashira précédant la réaction de cyclisation. Les propriétés conformationnelles de cette nouvelle famille de composés ont été étudiées par cristallographie aux rayons X et spectroscopie RMN d’un tétrapeptide modèle. L’activité biologique de deux mimes peptidiques, possédant un résidu N-amino-4-méthyl- et 4-benzyl-imidazolin-2-one à la position Trp4 du GHRP-6, a aussi été examinée. L’ensemble de ces travaux devrait contribuer à l’avancement des connaissances au niveau des facteurs structurels et conformationnels requis pour le développement d’azapeptides en tant que ligands du récepteur CD36. De plus, les résultats obtenus devraient encourager davantage l’utilisation d’azapeptides comme peptidomimétiques grâce à leur nouvelle facilité de synthèse et la diversité grandissante au niveau de la chaîne latérale des acides aminés « aza ».

Étude sur l'utilisation de liquides ioniques à base imidazolium pour l'extraction sélective de phosphopeptides

La phosphorylation des protéines constitue l’une des plus importantes modifications post-traductionnelles (PTMs) et intervient dans de multiples processus physiologiques tels, la croissance, la différenciation cellulaire, l’apoptose, etc. En dépit de son importance, l’analyse des phosphoprotéines demeure une tâche difficile en raison de leur nature dynamique (car la phosphorylation des protéines est un processus réversible) et de leur faible abondance relative. En effet, la détermination des sites de phosphorylation est souvent difficile car les phosphopeptides sont souvent difficiles à détecter par des méthodes d’analyse chromatographique classique et par spectrométrie de masse (MS). De récentes études ont démontré que les nombreuses méthodes d’enrichissement de phosphopeptides existantes ne sont pas complètes, et que le nombre total de phosphopeptides détectés ne chevauchent pas complètement ces méthodes. C’est pour cela qu’il existe une nécessité de combler les lacunes des méthodes d’enrichissement existantes afin d’avoir des analyses phosphoprotéomiques plus complètes. Dans cette étude, nous avons utilisé les liquides ioniques (LI), plus particulièrement les sels d’imidazolium, comme une technique d’enrichissement alternative, dans le but de favoriser une extraction sélective de phosphopeptides présents en solution. Les sels d’imidazolium ont donc été utilisés en raison de leurs propriétés physico-chimiques "facilement" ajustables selon la nature des substituants sur le noyau imidazolium et la nature de l’anion. Les sels de monoimidazolium et de bis-imidazolium possédant respectivement des chaînes linéaires à 4, 12 et 16 atomes de carbone et ayant différents anions ont été synthétisés et utilisés pour effectuer des extractions liquide-liquide et solide-liquide des phosphopeptides en solution. Dans un premier temps, des extractions liquide-liquide ont été réalisées en utilisant un liquide ionique (LI) ayant une chaine linéaire de 4 atomes de carbone. Ces extractions réalisées avec le bis(trifluoromethanesulfonyl) amide de 3-butyl-1-methylimidazolium (BMIM-NTf2) et l’hexafluorophosphate de 3-butyl-1-methylimidazolium (BMIM-PF6) n’ont pas montré une extraction notable du PPS comparativement au PN. Dans un deuxième temps, des extractions solide-liquide ont été réalisées en fonctionnalisant des particules solides avec des sels d’imidazolium possédant des chaines linéaires de 12 ou 16 atomes de carbone. Ces extractions ont été faites en utilisant un phosphopentapeptide Ac-Ile-pTyr-Gly-Glu-Phe-NH2 (PPS) en présence de 2 analogues acides non-phosphorylés. Il a été démontré que les sels d’imidazolium à chaine C12 étaient meilleurs pour extraire le PPS que les deux autres peptides PN (Ac-Ile-Tyr-Gly-Glu-Phe-NH2) et PE (Ac-Glu-Tyr-Gly-Glu-Phe-NH2) L’électrophorèse capillaire (CE) et la chromatographie liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS) ont été utilisées pour quantifier le mélange des trois peptides avant et après extraction ; dans le but de mesurer la sélectivité et l’efficacité d’extraction de ces peptides par rapport à la composition chimique du liquide ionique utilisé.

Development of designed site-directed pseudopeptide-peptido-mimetic immunogens as novel minimal subunit-vaccine candidates for malaria

Synthetic vaccines constitute the most promising tools for controlling and preventing infectious diseases. When synthetic immunogens are designed from the pathogen native sequences, these are normally poorly immunogenic and do not induce protection, as demonstrated in our research. After attempting many synthetic strategies for improving the immunogenicity properties of these sequences, the approach consisting of identifying high binding motifs present in those, and then performing specific changes on amino-acids belonging to such motifs, has proven to be a workable strategy. In addition, other strategies consisting of chemically introducing non-natural constraints to the backbone topology of the molecule and modifying the a-carbon asymmetry are becoming valuable tools to be considered in this pursuit. Non-natural structural constraints to the peptide backbone can be achieved by introducing peptide bond isosters such as reduced amides, partially retro or retro-inverso modifications or even including urea motifs. The second can be obtained by strategically replacing L-amino-acids with their enantiomeric forms for obtaining both structurally site-directed designed immunogens as potential vaccine candidates and their Ig structural molecular images, both having immunotherapeutic effects for preventing and controlling malaria.

Combinatorial peptide ligand libraries and plant proteomics: a winning strategy at a price

The mechanism of action and properties of a solid-phase ligand library made of hexapeptides (combinatorial peptide ligand libraries or CPLL), for capturing the "hidden proteome", i.e. the low- and very low-abundance proteins constituting the vast majority of species in any proteome, as applied to plant tissues, are reviewed here. Plant tissues are notoriously recalcitrant to protein extraction and to proteome analysis. Firstly, rigid plant cell walls need to be mechanically disrupted to release the cell content and, in addition to their poor protein yield, plant tissues are rich in proteases and oxidative enzymes, contain phenolic compounds, starches, oils, pigments and secondary metabolites that massively contaminate protein extracts. In addition, complex matrices of polysaccharides, including large amount of anionic pectins, are present. All these species compete with the binding of proteins to the CPLL beads, impeding proper capture and identification / detection of low-abundance species. When properly pre-treated, plant tissue extracts are amenable to capture by the CPLL beads revealing thus many new species among them low-abundance proteins. Examples are given on the treatment of leaf proteins, of corn seed extracts and of exudate proteins (latex from Hevea brasiliensis). In all cases, the detection of unique gene products via CPLL capture is at least twice that of control, untreated sample.

Combinatorial peptide ligand libraries and plant proteomics: a winning strategy at a price

The mechanism of action and properties of a solid-phase ligand library made of hexapeptides (combinatorial peptide ligand libraries or CPLL, for capturing the "hidden proteome", i.e. the low- and very low-abundance proteins Constituting the vast majority of species in any proteome. as applied to plant tissues, are reviewed here. Plant tissues are notoriously recalcitrant to protein extraction and to proteome analysis, Firstly, rigid plant cell walls need to be mechanically disrupted to release the cell content and, in addition to their poor protein yield, plant tissues are rich in proteases and oxidative enzymes, contain phenolic Compounds, starches, oils, pigments and secondary metabolites that massively contaminate protein extracts. In addition, complex matrices of polysaccharides, including large amount of anionic pectins, are present. All these species compete with the binding of proteins to the CPLL beads, impeding proper capture and identification I detection of low-abundance species. When properly pre-treated, plant tissue extracts are amenable to capture by the CPLL beads revealing thus many new species among them low-abundance proteins. Examples are given on the treatment of leaf proteins, of corn seed extracts and of exudate proteins (latex from Hevea brasiliensis). In all cases, the detection of unique gene products via CPLL Capture is at least twice that of control, untreated sample. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Synthesis, X-ray crystal structures and properties of complex salts and sterically crowded heteroleptic complexes of group 10 metal ions with aromatic sulfonyl dithiocarbimates and triphenylphosphine ligand

Two new complex salts of the form (Bu4N)(2)[Ni(L)(2)] (1) and (Ph4P)(2)[Ni(L)(2)] (2) and four heteroleptic complexes cis-M(PPh3)(2)(L) [M = Ni(II) (3), Pd(II) (4), L = 4-CH3OC6H4SO2N=CS2] and cis-M(PPh3)(2)(L') [M = Pd(II) (5), Pt(II) (6), L' = C6H5SO2N=CS2] were prepared and characterized by elemental analyses, IR, H-1, C-13 and P-31 NMR and UV-Vis spectra, solution and solid phase conductivity measurements and X-ray crystallography. A minor product trans-Pd(PPh3)(2)(SH)(2), 4a was also obtained with the synthesis of 4. The NiS4 and MP2S2 core in the complex salts and heteroleptic complexes are in the distorted square-plane whereas in the trans complex, 4a the centrosymmetric PdS2P2 core is perforce square planar. X-ray crystallography revealed the proximity of the ortho phenyl proton of the PPh3 ligand to Pd(II) showing rare intramolecular C-H center dot center dot center dot Pd anagostic binding interactions in the palladium cis-5 and trans-4a complexes. The complex salts with sigma(rt) values similar to 10 (5) S cm (1) show semi-conductor behaviors. The palladium and platinum complexes show photoluminescence properties in solution at room temperature.

Synthesis of 3 '-S-phosphorothiolate oligonucleotides for their potential use in RNA interference

The potency of RNA interference (RNAi) undoubtedly can be improved through chemical modifications to the small interfering RNAs (siRNA). By incorporation of the 3′-S-phosphorothiolate modification into strands of RNA, it is hoped that specific regions of a siRNA duplex can be stabilised to enhance the target binding affinity of a selected antisense strand into the activated RNA-induced silencing complex (RISC*). Oligonucleotides composed entirely of this modification are desirable so unconventional 5′ → 3′ synthesis is investigated, with initial solution-phase testing proving successful. The phosphoroamidite monomer required for solid-phase synthesis has also been produced.

Synthesis and Characterization of Ruteno-Cuprates by Solid State Reactions

A new class of hybrid ruteno-cuprates - such as Ru-1212 and Ru-1222 - was discovered in 1995 by Bauerfeind and collaborators. These materials present superconducting and magnetic states at low temperatures, an atypical duality in other superconductors. The superconductivity is more easily observed in Ru-1222, while Ru-1212 is a more problematic case, due to the strong effects of the preparation details in its superconducting properties, becoming the material superconductor or not. Ru-1212 presents a critical temperature that can vary between 0 and 46 K, depending on the preparation conditions, and a temperature of magnetic transition of around 132 K. The samples were prepared through solid state reactions, by using a mixture of high purity powders, followed by calcination and sinterization in the nitrogen and oxygen atmospheres. This paper shows the preparation process of Ru-1212 samples, followed by their structural and magnetic characterization.

Synthesis, characterization, and application of modified silica in the removal and preconcentration of lead ions from natural river water

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)