Measurement of cytosolic, mitochondrial, and Golgi pH in single living cells with green fluorescent proteins

Many cellular events depend on a tightly compartmentalized distribution of H+ ions across membrane-bound organelles. However, measurements of organelle pH in living cells have been scarce. Several mutants of the Aequorea victoria green fluorescent protein (GFP) displayed a pH-dependent absorbance and fluorescent emission, with apparent pKa values ranging from 6.15 (mutations F64L/S65T/H231L) and 6.4 (K26R/F64L/S65T/Y66W/N146I/M153T/V163A/N164H/H231L) to a remarkable 7.1 (S65G/S72A/T203Y/H231L). We have targeted these GFPs to the cytosol plus nucleus, the medial/trans-Golgi by fusion with galactosyltransferase, and the mitochondrial matrix by using the targeting signal from subunit IV of cytochrome c oxidase. Cells in culture transfected with these cDNAs displayed the expected subcellular localization by light and electron microscopy and reported local pH that was calibrated in situ with ionophores. We monitored cytosolic and nuclear pH of HeLa cells, and mitochondrial matrix pH in HeLa cells and in rat neonatal cardiomyocytes. The pH of the medial/trans-Golgi was measured at steady-state (calibrated to be 6.58 in HeLa cells) and after various manipulations. These demonstrated that the Golgi membrane in intact cells is relatively permeable to H+, and that Cl− serves as a counter-ion for H+ transport and likely helps to maintain electroneutrality. The amenability to engineer GFPs to specific subcellular locations or tissue targets using gene fusion and transfer techniques should allow us to examine pH at sites previously inaccessible.

Mechanisms of spectral tuning in the mouse green cone pigment

Diversification of cone pigment spectral sensitivities during evolution is a prerequisite for the development of color vision. Previous studies have identified two naturally occurring mechanisms that produce variation among vertebrate pigments by red-shifting visual pigment absorbance: addition of hydroxyl groups to the putative chromophore binding pocket and binding of chloride to a putative extracellular loop. In this paper we describe the use of two blue-shifting mechanisms during the evolution of rodent long-wave cone pigments. The mouse green pigment belongs to the long-wave subfamily of cone pigments, but its absorption maximum is 508 nm, similar to that of the rhodopsin subfamily of visual pigments, but blue-shifted 44 nm relative to the human red pigment, its closest homologue. We show that acquisition of a hydroxyl group near the retinylidene Schiff base and loss of the chloride binding site mentioned above fully account for the observed blue shift. These data indicate that the chloride binding site is not a universal attribute of long-wave cone pigments as generally supposed, and that, depending upon location, hydroxyl groups can alter the environment of the chromophore to produce either red or blue shifts.

Characterization of recombinant phytochrome from the cyanobacterium Synechocystis

The complete sequence of the Synechocystis chromosome has revealed a phytochrome-like sequence that yielded an authentic phytochrome when overexpressed in Escherichia coli. In this paper we describe this recombinant Synechocystis phytochrome in more detail. Islands of strong similarity to plant phytochromes were found throughout the cyanobacterial sequence whereas C-terminal homologies identify it as a likely sensory histidine kinase, a family to which plant phytochromes are related. An ≈300 residue portion that is important for plant phytochrome function is missing from the Synechocystis sequence, immediately in front of the putative kinase region. The recombinant apoprotein is soluble and can easily be purified to homogeneity by affinity chromatography. Phycocyanobilin and similar tetrapyrroles are covalently attached within seconds, an autocatalytic process followed by slow conformational changes culminating in red-absorbing phytochrome formation. Spectral absorbance characteristics are remarkably similar to those of plant phytochromes, although the conformation of the chromophore is likely to be more helical in the Synechocystis phytochrome. According to size-exclusion chromatography the native recombinant apoproteins and holoproteins elute predominantly as 115- and 170-kDa species, respectively. Both tend to form dimers in vitro and aggregate under low salt conditions. Nevertheless, the purity and solubility of the recombinant gene product make it a most attractive model for molecular studies of phytochrome, including x-ray crystallography.

The photoisomerization of retinal in bacteriorhodopsin: Experimental evidence for a three-state model

The primary events in the all-trans to 13-cis photoisomerization of retinal in bacteriorhodopsin have been investigated with femtosecond time-resolved absorbance spectroscopy. Spectra measured over a broad range extending from 7000 to 22,400 cm−1 reveal features whose dynamics are inconsistent with a model proposed earlier to account for the highly efficient photoisomerization process. Emerging from this work is a new three-state model. Photoexcitation of retinal with visible light accesses a shallow well on the excited state potential energy surface. This well is bounded by a small barrier, arising from an avoided crossing that separates the Franck–Condon region from the nearby reactive region of the photoisomerization coordinate. At ambient temperatures, the reactive region is accessed with a time constant of ≈500 fs, whereupon the retinal rapidly twists and encounters a second avoided crossing region. The protein mediates the passage into the second avoided crossing region and thereby exerts control over the quantum yield for forming 13-cis retinal. The driving force for photoisomerization resides in the retinal, not in the surrounding protein. This view contrasts with an earlier model where photoexcitation was thought to access directly a reactive region of the excited-state potential and thereby drive the retinal to a twisted conformation within 100–200 fs.

Polysomal ribonuclease 1 exists in a latent form on polysomes prior to estrogen activation of mRNA decay

Estrogen induces a global change in the translation profile of Xenopus hepatocytes, replacing serum protein synthesis with production of the yolk protein precursor vitellogenin. This is accomplished by the coordinate destabilization of serum protein mRNAs and the transcriptional induction and subsequent stabilization of vitellogenin mRNA. Previous work identified an endonuclease activity whose appearance on polysomes correlated with the disappearance of serum protein mRNAs. This enzyme, polysomal ribonuclease 1 (PMR1), is a novel member of the peroxidase gene family. The current study examined the association of PMR1 with its mRNA targets on polysomes and mRNPs. The highest amount of polysome-bound PMR1 was observed prior to estrogen induction of mRNA decay. Its distribution on sucrose density gradients matched the absorbance profile of polysome-bound mRNA, suggesting that PMR1 forms a latent complex with mRNA. Following dissociation with EDTA the 62 kDa PMR1 sedimented with a larger complex of >670 kDa. Estrogen induces a 22-fold increase in unit enzymatic activity of polysome-bound PMR1, and a time-dependent loss of PMR1 from polysomes in a manner that mirrors the disappearance of albumin mRNA. These data suggest that the key step in the extensive estrogen-induced change in mRNA decay in Xenopus liver is activation of a latent mRNA endonuclease associated with its target mRNA.

Ethidium derivatives bind to G-quartets, inhibit telomerase and act as fluorescent probes for quadruplexes

The telomeric G-rich single-stranded DNA can adopt in vitro an intramolecular quadruplex structure, which has been shown to directly inhibit telomerase activity. The reactivation of this enzyme in immortalized and most cancer cells suggests that telomerase is a relevant target in oncology, and telomerase inhibitors have been proposed as new potential anticancer agents. In this paper, we describe ethidium derivatives that stabilize G-quadruplexes. These molecules were shown to increase the melting temperature of an intramolecular quadruplex structure, as shown by fluorescence and absorbance measurements, and to facilitate the formation of intermolecular quadruplex structures. In addition, these molecules may be used to reveal the formation of multi-stranded DNA structures by standard fluorescence imaging, and therefore become fluorescent probes of quadruplex structures. This recognition was associated with telomerase inhibition in vitro: these derivatives showed a potent anti-telomerase activity, with IC50 values of 18–100 nM in a standard TRAP assay.

Acridones: a chemically new group of protonophores.

Although the interaction of proton-conducting ionophores (protonophores) with photosynthetic electron transport has been extensively studied during the past decade, the mode of action of protonophores remained uncertain. For a better understanding of the molecular mechanism of the action of protonophores, the introduction of chemically new types of molecules will be required. In this work, we demonstrate that acridones (9-azaanthracene-10-ones) completely fulfill this requirement. At low concentrations of acridones, the thermoluminescence bands at +20 degrees C and +10 degrees C were strongly inhibited, while normal electron transport activity was retained. This indicates that the concentrations of S2 and S3 states involved in the generation of these bands are reduced. At higher concentrations, an increased activity of electron transport was observed, which is attributed to the typical uncoupler effect of protonophores. Indeed, acridones accelerate the decay of the electrochromic absorbance change at 515 nm and also inhibit the generation of the transmembrane proton gradient, measured as an absorbance transient of neutral red. Variable fluorescence induction was quenched even at low concentrations of acridones but was restored by either a long-term illumination or high light intensity. Acridones, similarly to other protonophores, promoted the autooxidation of the high-potential form of cytochrome b559 and partially converted it to lower potential forms. These results suggest that acridones, acting as typical protonophores, uncouple electron transport, accelerate the deactivation of the S2 and S3 states on the donor side, and facilitate the oxidation of cytochrome b559 on the acceptor side of photosystem II.

Spectroscopic recognition of guanine dimeric hairpin quadruplexes by a carbocyanine dye.

Isolated guanine quadruplex structures have been described at high resolution both in solution and in the solid state. The existence of this unusual DNA structure in vivo and its biological significance remain to be determined. We describe the binding of 3,3'-diethyloxadicarbocyanine to dimeric hairpin guanine quadruplexes. This interaction results in a set of unique spectrophotometric signatures, none of which arises from binding to single strands or Watson-Crick duplexes. These unique signatures include a new absorbance peak (lambda max = 534 nm), an induced circular dichroism (lambda = 534-626 nm), a quenching of the dye fluorescence upon excitation with visible light, and strong energy transfer from DNA. This last effect provides the basis for detecting hairpin quadruplex structures in the presence of excess amounts of nonquadruplex DNA structures, such as single strands and Watson-Crick duplexes. The mechanism of quadruplex recognition by this dye is discussed, along with the possibility of using this dye as a probe for hairpin quadruplex structures in vitro and in vivo.

Ultrafast thermally induced unfolding of RNase A.

A temperature jump (T-jump) method capable of initiating thermally induced processes on the picosecond time scale in aqueous solutions is introduced. Protein solutions are heated by energy from a laser pulse that is absorbed by homogeneously dispersed molecules of the dye crystal violet. These act as transducers by releasing the energy as heat to cause a T-jump of up to 10 K with a time resolution of 70 ps. The method was applied to the unfolding of RNase A. At pH 5.7 and 59 degrees C, a T-jump of 3-6 K induced unfolding which was detected by picosecond transient infrared spectroscopy of the amide I region between 1600 and 1700 cm-1. The difference spectral profile at 3.5 ns closely resembled that found for the equilibrium (native-unfolded) states. The signal at 1633 cm-1, corresponding to the beta-sheet structure, achieved 15 +/- 2% of the decrease found at equilibrium, within 5.5 ns. However, no decrease in absorbance was detected until 1 ns after the T-ump. The disruption of beta-sheet therefore appears to be subject to a delay of approximately 1 ns. Prior to 1 ns after the T-jump, water might be accessing the intact hydrophobic regions.

Preparação e caracterização de nanopartículas de prata para aplicação no desenvolvimento de imunoensaio para imunoglobulina G humana

Neste trabalho, anticorpos anti-IgGh foram conjugados às nanopartículas de prata (NPAg) para detectar imunoglobulina G humana (IgGh). Um imunoensaio colorimétrico baseado na diminuição da agregação devido ao aumento da repulsão eletrostática após a interação ligante-alvo. A agregação é induzida pela variação da força iônica e uma mudança da coloração da suspensão coloidal de amarelo para vermelho pode ser observada. Na presença de IgGh, a agregação é inibida e a coloração da suspensão coloidal não se altera. As nanopartículas foram obtidas por meio de cinco procedimentos diferentes e caracterizadas por espectroscopia UV-Vis, espalhamento dinâmico de luz, difração de raios-X e microscopia eletrônica. Glicose e borohidreto de sódio foram utilizados como agentes redutores, enquanto CTAB e β-ciclodextrina foram utilizados como estabilizantes. Citrato de sódio foi utilizado como agente redutor e/ou estabilizante. Nanoesferas de carbono foram obtidas por tratamento hidrotérmico de uma solução aquosa de glicose e também foram utilizadas no preparo das nanopartículas. As nanopartículas foram funcionalizadas com ácido mercaptossuccínico e a conjugação ocorreu devido à interação entre grupos aminas e grupos carboxílicos ionizados, presentes no anticorpo e agente de acoplamento, respectivamente. A estabilidade dos conjugados e o efeito da adição de IgGh foram avaliados para todos os sistemas preparados. As nanopartículas de prata preparadas com borohidreto de sódio e citrato de sódio foram selecionadas para serem aplicadas no desenvolvimento do imunoensaio e as condições experimentais foram avaliadas. Em condições ótimas, observou-se uma correlação linear entre a diminuição da agregação do sistema (NPAg-anti-IgGh) e a concentração de IgGh (0 a 200 ng mL-1). O limite de detecção foi estimado em 25 ng mL-1. O método colorimétrico apresentou boa seletividade para a detecção de IgGh. Além disso, foi obtido um resultado satisfatório ao aplicar o método para determinação do fator IX de coagulação. Foi desenvolvido também um método para determinação de ATP baseado na agregação de nanopartículas de ouro. Aptâmeros foram utilizados como elemento de reconhecimento. Em princípio, o método pode ser aplicável à determinação de outros analitos, por meio da substituição do aptâmero utilizado neste trabalho pelo oligonucleotídeo específico para o alvo de interesse.

Método simples e rápido para seleção de fungos filamentosos produtores de compostos absorvedores de radiação UV para aplicação em protetores solares

Foram estudadas trinta e uma cepas fúngicas não identificadas, as quais foram denominadasX1 a X31. O potencial fotoprotetor foi avaliado pela medida espectrofotométrica da absorçãodos extratos na região do UV (280-400 nm). Os extratos com os melhores perfis de absorção em cultura estacionária foram X1, X2, X6, X12, X13, X18, X19, X22, X24 e X31 e, em cultura agitada X4 e X17. A reprodutibilidade do processo foi avaliada e as cepas fúngicas que apresentaram coeficiente de variação menor que 15% foram selecionadas para o estudo de fotoestabilidade. A fotoestabilidade dos extratos foi avaliada pela medida da viabilidade celular de fibroblastos L929 tratados com extratos previamente irradiados sob radiação UVA (11,2 J/cm2) e UVB (3,43 J/cm2) e extratos não irradiados, bem como, pela comparação das áreas sob as curvas de absorção na região do UV dos extratos irradiados e não irradiados. Os extratos selecionados para o estudo de fotoestabilidade foram X4, X12, X19, X22, X24 e X31. Os extratos não irradiados apresentaram os seguintes valores deIC50 para viabilidade celular (citotoxidade): X4-130µg/ml, X19-20µg/ml, X22-10 µg/ml e X24-60µg/ml. Após a radiação UVA e UVB, os extratos apresentaram redução significativa da viabilidade celular em relação ao IC50 dos extratos não irradiados. Sob luz UVB, os extratos X12 (IC50 35µg/ml) e X31 (IC50 70µg/ml) mantiveram a mesma porcentagem de redução da viabilidade celular quando comparado ao IC50 dos extratos não irradiados. No entanto após exposição à luz UVA, o extrato X12 aumentou a viabilidade celular de 50% (quando não irradiado) para 75% (irradiado). Enquanto que o extrato X31, mesmo após a radiação UVA, manteve a mesma redução de 50% da viabilidade celular. Nessa etapa os extratos selecionados foram os X12 e X31. O espectro de absorção na região do UV obtido para o extrato X12 mostrou uma redução da absorbância de 28,3% sob radiação UVB e de 60% sob radiação UVA em relação ao extrato não irradiado. O extrato X31 apresentou uma redução da absorbância de 17,6% e30% sob radiação UVB e UVA respectivamente, em relação ao extrato não irradiado. Os fungos selecionados foram identificados por PCR, sugerindo que o fungo X12 seja o Aspergillus terreus e o X31 seja o Talaromyces pinophilus. Por fim, foi feita a identificação da substância ativa do extrato X12 empregando a técnica de desreplicação, a qual fez o uso da instrumentação analítica acoplada UHPLC-DAD-(ESI)-HRMS associada ao banco de dados Chapman& Hall\'s Dictionary of Natural Products (DNP). No extrato X12 o composto majoritário foi identificado como sendo a citreoviridina. Assim, os resultados do presente trabalho permitiu estabelecer um procedimento para a seleção de fungos produtores de compostos absorvedores de radiação UV, que poderia ser aplicado na obtenção de novos filtros orgânicos naturais para protetores solares.

Otimização do método lignina brometo de acetila na determinação do teor de lignina em plantas forrageiras e comparação com os métodos lignina detergente ácido e lignina Klason

Técnicas analíticas empregadas para a quantificação do teor de lignina em plantas forrageiras, atualmente em uso, são questionáveis quanto às suas acurácias. O método lignina detergente ácido (LDA), que é um dos métodos mais utilizado em Ciência Animal e Agronomia, apresenta algumas falhas, particularmente devido à parcial solubilização da lignina durante a preparação da fibra em detergente ácido (FDA). A lignina Klason (LK), outro método muito usado, apresenta o inconveniente de mensurar a proteína da parede celular como sendo lignina. Em ambos os procedimentos recomenda-se também mensurar cinzas nos resíduos de lignina. A quantificação da concentração de lignina pelo método espectrofotométrico lignina brometo de acetila (LBA) vem ganhando interesse de pesquisadores no Brasil e no exterior. Nesta metodologia, a lignina da planta contida na preparação parede celular (PC) é solubilizada numa solução a 25% de brometo de acetila em ácido acético e a absorbância mensurada é com luz UV a 280 nm. O valor da absorbância é inserido numa equação de regressão e a concentração de lignina é obtida. Para que esta técnica analítica seja mais aceita pelos pesquisadores, ela deve ser, obviamente, convincente e atrativa. O presente trabalho analisou alguns parâmetros relacionados à LBA em 7 gramíneas e 6 leguminosas, em dois estádios de maturidade. Dentre as diferentes temperaturas de pré-secagem, os resultados indicaram que os procedimentos de 55°C com ventilação e liofilização podem ser utilizados com a mesma eficácia. As temperaturas de 55°C sem ventilação e 80°C sem ventilação não são recomendadas, pois aumentaram os valores de FDA e LDA, possivelmente devido ao surgimento de artefatos de técnica como os compostos de Maillard. No método LBA os valores menores das amostras de leguminosas chamaram a atenção e colocaram em questão se a lignina destas plantas seria menos solúvel no reagente brometo de acetila. Dentre algumas alterações na metodologia da técnica LBA, a utilização do moinho de bolas (para diminuir o tamanho particular) nas amostras de PC não mostrou efeito; a hipótese era melhorar a solubilização da lignina usando partículas menores. O uso de um ultrasonicador, que aumenta a vibração das moléculas e assim, facilitaria a solubilização da lignina no reagente brometo de acetila, melhorou a solubilização da lignina em cerca de 10%, tanto nas gramíneas como nas leguminosas. Foi acoplado um ensaio biológico como referência, a degradabilidade in vitro da matéria seca (DIVMS); e como a lignina está intimamente associada à estrutura fibrosa da parede celular, também foi feito um ensaio de degradabilidade in vitro da fibra em detergente neutro (DIVFDN). Os resultados confirmaram o efeito da maturidade, reduzindo a degradabilidade nas plantas mais maduras, e que o teor de lignina de leguminosas é realmente inferior ao de gramíneas. Os resultados de degradabilidade apresentaram coeficientes de correlação mais elevados com o método LBA, quando foi empregada a técnica do ultrasom; o método LK mostrou os menores coeficientes. Também testou-se, com sucesso, a utilização da FDN, como preparação fibrosa, ao invés de PC. A razão é simples: enquanto que a FDN é amplamente conhecida, a preparação PC não o é. Inquestionável que esta manobra facilitará substancialmente a divulgação desse método, tornando-a mais aceitável pela comunidade científica

Análise de ligação do gene de resistência Zym-2 com marcadores microssatélites e reação de acessos de meloeiro ao Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV)

As viroses causam perdas significativas na cultura do melão. Dentre essas, o vírus do mosaico amarelo da abobrinha-de-moita (Zucchini yellow mosaic virus- ZYMV) possui grande importância para a cultura e é encontrado em todos os locais de plantio de cucurbitáceas. O controle desse vírus através da resistência genética é a forma mais eficiente de manejo. O acesso PI414723 é a única fonte de resistência de meloeiro ao ZYMV. Essa resistência é oligogênica e supostamente condicionada por três genes dominantes: Zym-1, Zym-2 e Zym-3. A localização cromossômica do gene Zym-1 já foi confirmada no grupo de ligação 2, próximo ao marcador CMAG36. Entretanto, a localização de Zym-2 ainda carece de confirmação experimental, muito embora existam evidências de sua localização no grupo de ligação 10 (LGX). Sendo assim, um dos objetivos do presente trabalho foi confirmar a localização do gene Zym-2 através de análises de ligação com marcadores microssatélites (SSRs). Para tanto, foi utilizada uma população F2 derivada do cruzamento PI414723 x \'Védrantais\'. As plantas foram inoculadas mecanicamente com o isolado RN6-F, patótipo 0, duas vezes em um intervalo de 24 h. A confirmação da infecção e a quantificação dos títulos virais nas plantas F2 foram realizadas através do teste PTA-ELISA. O DNA genômico das plantas foi extraído da primeira folha verdadeira e utilizado nas reações de PCR com primers específicos para SSRs selecionados pertencentes ao LGX. Observou-se uma distribuição assimétrica de classes de absorbância e maior frequência de indivíduos F2 na classe com menor valor (0,1 a 0,2), sugerindo a existência de um gene de efeito maior. O teste chi-quadrado mostrou que todos os marcadores segregaram na frequência esperada (1:2:1), exceto o marcador CMCT134b. A ligação do Zym-2 aos marcadores foi confirmada por meio de regressão linear simples. Dos marcadores analisados, a regressão linear foi significativa para MU6549 e CMBR55, com p-valores de 0,011 e 0,0054, respectivamente. As análises de ligação mostraram que as ordens e as distâncias entre os marcadores condizem com os mapas presentes na literatura. Um segundo objetivo do estudo foi o de avaliar a reação ao ZYMV de 42 acessos de meloeiro oriundos da região Nordeste do Brasil, com o intuito de explorar novas fontes de resistência. Foram realizados dois experimentos utilizando a mesma metodologia citada anteriormente. O título viral médio entre os acessos variou de 0,123 a 0,621 no experimento 1 e de 0,019 a 0,368 no experimento 2. Alguns acessos apresentaram consistentemente baixos títulos virais, próximos aos do acesso resistente PI414723 e dos controles negativos (plantas não inoculadas da cultivar \'Védrantais\'). Portanto, estes acessos mostram-se como potenciais fontes de resistência ao vírus para o emprego em programas de melhoramento.

Sedimentology, organic geochemistry, and stable isotopes of core PS2138-1

We studied variations in terrigenous (TOM) and marine organic matter (MOM) input in a sediment core on the northern Barents Sea margin over the last 30 ka. Using a multiproxy approach, we reconstructed processes controlling organic carbon deposition and investigated their paleoceanographic significance in the North Atlantic-Arctic Gateways. Variations in paleo-surface-water productivity are not documented in amount and composition of organic carbon. The highest level of MOM was deposited during 25-23 ka as a result of scavenging on fine-grained, reworked, and TOM-rich material released by the retreating Svalbard/Barents Sea ice sheet during the late Weichselian. A second peak of MOM is preserved because of sorptive protection by detrital and terrigenous organic matter, higher surface-water productivity due to permanent intrusion of Atlantic water, and high suspension load release by melting sea ice during 15.9-11.2 ka.

Geochemistry, isotopic ratios and aldehyde concentrations of frost flowers, snow and ice near Barrow, Alaska

Frost flowers, intricate featherlike crystals that grow on refreezing sea ice leads, have been implicated in lower atmospheric chemical reactions. Few studies have presented chemical composition information for frost flowers over time and many of the chemical species commonly associated with Polar tropospheric reactions have never been reported for frost flowers. We undertook this study on the sea ice north of Barrow, Alaska to quantify the major ion, stable oxygen and hydrogen isotope, alkalinity, light absorbance by soluble species, organochlorine, and aldehyde composition of seawater, brine, and frost flowers. For many of these chemical species we present the first measurements from brine or frost flowers. Results show that major ion and alkalinity concentrations, stable isotope values, and major chromophore (NO3- and H2O2) concentrations are controlled by fractionation from seawater and brine. The presence of these chemical species in present and future sea ice scenarios is somewhat predictable. However, aldehydes, organochlorine compounds, light absorbing species, and mercury (part 2 of this research and Sherman et al. (2012, doi:10.1029/2011JD016186)) are deposited to frost flowers through less predictable processes that probably involve the atmosphere as a source. The present and future concentrations of these constituents in frost flowers may not be easily incorporated into future sea ice or lower atmospheric chemistry scenarios. Thinning of Arctic sea ice will likely present more open sea ice leads where young ice, brine, and frost flowers form. How these changing ice conditions will affect the interactions between ice, brine, frost flowers and the lower atmosphere is unknown.