Lactobacillus sakei 2a and its Concentrated Acid Extract on Inhibition of Food-Borne Salmonella strains

Lactic acid bacteria are used in food production to provide desirable organoleptic characteristics, and can also act as biopreservatives, controlling the growth of undesirable microorganisms. In this study, we examined the antimicrobial action of Lactobacillus sakei 2a and its concentrated acid extract against food-borne Salmonella spp. The extract was obtained by acid extraction from culture broth of L. sakei 2a and was designated extract 2a. We determined that extract 2a had significant activity (approximately 500 AU ml(-1)). We used different antimicrobial substances alone or in combination with extract 2a to evaluate the inhibitory activity of the various treatments on a pool of five Salmonella strains. The pathogen Listeria monocytogenes Scott A Cm-r Em(r) was used as an indicator strain of inhibitory activity. In summary, all antimicrobials substances that were tested showed an inhibitory effect against the growth of Salmonella, andthis action was enhanced in the presence of extract 2a. Moreover, among the treatments applied, the combination of extract 2a and 0.1% lactic acid exhibited the most potent inhibitory effect towards the pool of Salmonella strains. Our findings indicate that L. sakei 2a and extract 2a, especially in combination with other antimicrobials, present potential technological application in the control of salmonellae in foods.

Oral Administration of Oleic or Linoleic Acid Accelerates the Inflammatory Phase of Wound Healing

The effects of oral ingestion of oleic (OLA) and linoleic (LNA) acids on wound healing in rats were investigated. LNA increased the influx of inflammatory cells, the concentration of hydrogen peroxide (H(2)O(2)) and cytokine-induced neutrophil chemoattractant-2 alpha beta (CINC-2 alpha beta), and the activation of the transcription factor activator protein-1 (AP-1) in the wound at 1 hour post wounding. LNA decreased the number of inflammatory cells and IL-1, IL-6, and macrophage inflammatory protein-3 (MIP-3) concentrations, as well as NF-kappa B activation in the wound at 24 hours post wounding. LNA accelerated wound closure over a period of 7 days. OLA increased TNF-alpha concentration and NF-kappa B activation at 1 hour post wounding. A reduction of IL-1, IL-6, and MIP-3 alpha concentrations, as well as NF-kappa B activation, was observed 24 hours post wounding in the OLA group. These data suggest that OLA and LNA accelerate the inflammatory phase of wound healing, but that they achieve this through different mechanisms.

Oxidation of lysergic acid diethylamide (LSD) by peroxidases: a new metabolic pathway

Lysergic acid diethylamide (LSD) is a potent hallucinogen that is primarily metabolized to 2-oxo-3-hydroxy-LSD (O-H-LSD) and N-desmethyl-LSD (nor-LSD) by cytochrome P450 complex liver enzymes. Due to its extensive metabolism, there still is an interest in the identification of new metabolites and new routes of its metabolism in humans. In the present study, we investigated whether LSD could be a substrate for horseradish peroxidase or myeloperoxidase (MPO). Using liquid chromatography coupled to UV detection and electrospray ionization mass spectrometry (LC-UV-ESI-MS), we found that both peroxidases were capable of metabolizing LSD to the same compounds that have been observed in vivo (i.e., O-H-LSD and nor-LSD). In addition, we found another major metabolite, N,N-diethyl-7-formamido-4-methyl-6-oxo-2,3,4,4a,5,6-hexahydrobenzo[f]quinoline-2-carboxamide (FOMBK), which is an opened indolic ring compound. Hydrolysis of FOMBK led to the deformylated compound 7-amino-N,N-diethyl-4-methyl-6-oxo-2,3,4,4a,5,6-hexahydrobenzo[f]quinoline-2-carboxamide. The reactions of LSD with the peroxidases were chemiluminescent and sensitive to inhibition by reactive oxygen scavengers, which indicated that the classic peroxidase cycle is involved in this new alternative metabolic pathway. Considering that MPO is abundant in immune cells and also present in the central nervous system, the degradation pathway described in this study suggests a possible route of LSD metabolism that may occur concurrently with the in vivo reaction catalyzed by the cytochrome P450 system.

Geopropolis from Melipona scutellaris decreases the mechanical inflammatory hypernociception by inhibiting the production of IL-1 beta and TNF-alpha

Ethnopharmacological relevance: The pharmacological activity of geopropolis collected by stingless bees (important and threatened pollinators), a product widely used in folk medicine by several communities in Brazil, especially in the Northeast Region, needs to be studied. Objective: The aim of this study was to evaluate the antinociceptive activity of Melipona scutellaris geopropolis (stingless bee) using different models of nociception. Material and methods: The antinociceptive activity of the ethanolic extract of geopropolis (EEGP) and fractions was evaluated using writhing induced by acetic acid, formalin test, carrageenan-induced hypernociception, and quantification of IL-1 beta and TNF-alpha. The chemical composition was assessed by quantification of total flavonoids and phenolic compounds. Results: EEGP and its hexane and aqueous fractions showed antinociceptive activity. Both EEGP and its aqueous fraction presented activity in the mechanical inflammatory hypernociception induced by the carrageenan model, an effect mediated by the inhibition of IL-1 beta and TNF-alpha. The chemical composition of EEGP and its hexane and aqueous fractions showed a significant presence of phenolic compounds and absence of flavonoids. Conclusion: Our data indicate that geopropolis is a natural source of bioactive substances with promising antinociceptive activity. (C) 2012 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

STUDY BY MASS SPECTROMETRY OF SOLUTIONS OF [HYDROXY(TOSYLOXY)IODO]BENZENE: PROPOSED DISPROPORTIONATION MECHANISMS

STUDY BY MASS SPECTROMETRY OF SOLUTIONS OF [HYDROXY(TOSYLOXY)IODO]BENZENE: PROPOSED DISPROPORTIONATION MECHANISMS. Solutions of [hydroxy(tosyloxy)iodo]benzene (HTIB or Koser's reagent) in acetonitrile were analyzed using high resolution electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) and electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS/MS) under different conditions. Several species were characterized in these analyses. Based on these data, mechanisms were proposed for the disproportionation of the iodine(III) compounds in iodine(V) and iodine(I) species.

Dihydrocinnamic acid derivatives from Hortia species and their chemotaxonomic value in the Rutaceae

Phytochemical studies of Hortia brasiliana and Hortia oreadica (Rutaceae) have led to the identification of three novel dihydrocinnamic acids: 5-methoxy-2,2-dimethyl-2H-1-benzopyran-8-propanoic acid, 5,6-dimethoxy-2,2-dimethyl-2H-1-benzopyran-8-propanoic acid and erythro-2-hydroxy-4-methoxy-3-(1,2,3-trihydroxy-3-methylbutyl) benzenepropanoic acid from H. brasiliana and the second compound and six known dihydrocinnamic acids from H. oreadica. Engler included Hortia as the single Neotropical genus in the Toddalioideae subtribe Toddaliinae. However, the range of dihydrocinnamic acid derivatives found in H. brasiliana and H. oreadica show that they contain similar compounds to other species of Hortia and clearly point to their phytochemical affinities with other Rutoideae species. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Untersuchungen zur stereokontrollierten Synthese von 3-Mercaptolysinderivaten und Untersuchungen zur Synthese von Ansa-Seco-Steroiden

Untersuchungen zur stereokontrollierten Synthese von 3-Mercaptolysinderivaten: 3-Mercaptolysin und Peptide mit einer 3-Mercaptolysin-Einheit sind als Liganden für Nukleardiagnostika in der Kontrastmittelforschung von großem Interesse. Für das Screening Gewebe-selektiver Diagnostika sollten Mercaptolysinderivate, die sich für den Einbau in Peptide eignen, stereokontrolliert aufgebaut werden. Als Grundlage wurde im Rahmen dieser Arbeit eine sehr effiziente Synthese von Methoxymethyl-(4-oxo-butyl)-carbaminsäure-tert-butylester aus Pent-4-en-1-ol entwickelt. Nach Olefinierung des Aldehyds konnten Auxiliar-substituierte 6-Amino-hexensäure-derivate in guten Ausbeuten erhalten werden. Diese bildeten die Startmaterialien für auxiliargesteuerte Aziridinierungen mit anschließender Ringöffnung durch Schwefel-Nukleophile. Zudem wurden Azidierungen an Auxiliar-bewehrten Substraten, Michael-Additionen von Schwefel-Nukleophilen an Dehydroaminosäuren und viele weitere Reaktionen untersucht. Es galt dabei auf patentrechtlich geschützte Reaktionen zu verzichten, weil die Produkte ggf. in großem Maßstab kommerziell genutzt werden sollen. Dabei konnten alle vier stereoisomeren 2-Acetylamino-6-(tert-butoxycarbonyl-methoxymethyl-amino)-3-(4-methoxy-benzylsulfanyl)-hexansäurementhylester in guter Ausbeute synthetisiert werden. Nach Herstellung größerer Mengen der entsprechenden am Schwefelatom ungeschützten N-Fmoc-Aminosäurederivate sollen alle vier Stereoisomere in Peptide eingebaut und auf ihre Eignung als Liganden in Nukleardiagnostika untersucht werden. Untersuchungen zur Synthese neuartiger Ansa-Steroide: Über die Synthese von Ansa-Seco-Steroiden mittels eine Kaskade von intermolekularer Diels-Alder-Reaktion und anschließender Retro-Diels-Alder-Reaktion an 5,6,7,8-Tetradehydrosteroiden wurde erstmals 1986 von E. Winterfeldt et al. berichtet. Die damit eröffnete Möglichkeit eines völlig neuen Zugangs zu pharmakologisch interessanten Makrolid-Substraten konnte aber bislang nicht effektiv genutzt werden, weil insbesondere im Zusammenhang mit der Diels-Alder-Reaktion erhebliche präparative Probleme auftraten: Brauchbare Reaktivität nur bei sehr wenigen Dienophilen, Regioselektivitätsprobleme, etc. Hier galt es zu untersuchen, inwiefern sich diese Probleme durch die intramolekulare Reaktionsführung der Cycloaddition unterdrücken lassen können. Für die intramolekulare Diels-Alder-Reaktion zwischen der 5,7-Dien-Einheit des Steroids und einer an das Substrat gebundenen Dienophil-Einheit ist die Möglichkeit einer günstigen Anordnung der beiden Reaktanden-Gruppen entscheidend. Dafür wurden umfangreiche Untersuchungen zur alpha-konfigurierten Anbindung eines Dienophils in die 3-Position an 3-Hydroxy-5,6,7,8-Tetradehydrosteroiden durchgeführt: Mitsunobu-Reaktionen, Oxidations-Reduktions-Sequenzen, Oxidations-Ketalisierungs-Sequenzen, etc. Hierbei wurden zahlreiche neue Steroide synthetisiert. Es gelang jedoch nicht, 5,6,7,8-Tetradehydrosteroide mit axial in Position 3 eingebundenen Dienophilen in präparativ nutzbaren Mengen zu synthetisieren. Bei der Untersuchung intermolekularer Diels-Alder-Reaktionen zwischen Ergosterol und Brommaleinsäureanhydrid wurde vorzugsweise die Bildung der Addukte des 7,8,14,15-Tetradehydroisomers des Ergosterols beobachtet.

Trasformazioni asimmetriche indotte da cristallizzazione di miscele diastereoisomeriche di aldeidi alpha-epimerizzabili

In the last few years organic chemistry has focused attention on enantiomeric resolution. Among the several techiniques, crystallization-induced diastereoisomeric transformation (CIDT) aroused the interest because of high yields, as well as to meet the criteria of green chemistry. The process is applied in the specific way for a racemic mixtures of α- epimerizable aldehydes, in order to obtain enatiomerically enrichment mixtures. This technique involves the transformation of a racemic mixture of enantiomers into a diasteroisomeric one by a reaction with a enantiopure auxiliary (Betti’s base). Then, to mixture of diastereoisomers is applied the acid-catalyzed enrichment process: in solution, the epimerization of more soluble diastereoisomer occurs, accompanied by precipitation and hence the removal of the less soluble one from the equilibrium. Finally, through the hydrolysis reaction, it was possible to recover the enantiomerically enriched aldehydes.

1,2-Additionen deprotonierter Alpha-Aminonitrile: Umgepolte Imine als vielseitige Synthesebausteine

Von aromatischen Aldehyden abgeleitete α-Aminonitrile können ohne die Anwendung von Schutzgruppen in α-Position deprotoniert werden, wenn keine lithiumhaltigen Basen verwendet werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Reaktionen deprotonierter α-Aminonitrile mit Elektrophilen zu untersuchen. Die Addition von α-Aminocarbanionen an Imine führt unter intramolekularer Eliminierung von HCN zu Endiaminen, die sich in einer Eintopfsynthese abhängig von der Aufarbeitung in 1,2-Diamine oder 1,2-Diimine umwandeln lassen. Die nach Oxidation durch Luftsauerstoff erhaltenen Diimine können mit dem Reduktionsmittel BH3·THF diastereoselektiv reduziert werden. Es hat sich hier gezeigt, dass durch Zugabe einer katalytischen Menge an NaBH4 hauptsächlich die syn-Diamine erhalten werden, der Zusatz von Phthalsäure wiederum liefert bevorzugt die anti-Produkte. In beiden Fällen wird das Produkt in quantitativer Ausbeute erhalten. So konnte also eine effektive diastereoselektive Reduktionsmethode entwickelt werden, die eine freie Wahl der syn- oder anti-Konfiguration ermöglicht. Um enantiomerenreine 1,2-Diamine zu erhalten, wurden verschiedene Methoden getestet. Sowohl auxiliargesteuerte Synthesen mit einem N-Glycosyl-Aminonitril oder mit chiralen Sulfinyliminen als auch die Reduktion durch chirale Borverbindungen (CBS-Katalysatoren, Triacyloxyborhydrid oder Diisopinocamphenylboran), Transferhydrierungen mit chiralen Difluortitanocen-, Noyori- oder Organophosphat-Katalysatoren sowie enantioselektive Hydrierungen mit chiralen Übergangsmetall-katalysatoren waren jedoch nicht erfolgreich. Die Umsetzung der 1,2-Diimine mit Chlormethylethern oder -estern liefert die entsprechenden unsymmetrischen Imidazoliumsalze. Diese konnten zu N-heterocyclischen Carbenen deprotoniert und erfolgreich als Liganden in Suzuki- und Heck-Reaktionen eingesetzt werden. Durch die 1,2-Addition α-deprotonierter Streckerprodukte und anschließende Reduktion im Eintopfverfahren konnten 1,2-Aminoalkohole in mäßigen bis guten Ausbeuten dargestellt werden. Die Umsetzung von α-Aminocarbanionen mit N-Acyliminen erlaubt zudem die Synthese tetrasubstituierter Imidazole und trisubstituierter Oxazole in drei beziehungsweise vier Stufen: Die zunächst gebildeten α-Amino-α-acylaminopropionitrile können isoliert und in Gegenwart von Base einer Retro-Strecker-Reaktion unterworfen werden. Abhängig vom Substitutionsmuster schließt sich in manchen Fällen nach der Eliminierung von HCN direkt die Cyclisierung zum Imidazol an. Nicht cyclisierte Intermediate lassen sich durch Dehydratisierung mit PCl5 zu Imidazolen umsetzen, aber auch unter sauren Bedingungen zu α-Acylaminoketonen hydrolysieren, welche wiederum durch Einwirkung von PCl5 in Oxazole überführt werden können. Auf diese Weise wurden Imidazole und Oxazole in moderaten bis hohen Gesamtausbeuten hergestellt.

The relevance of the silica metabolizing enzyme silicatein-alpha to biomineralization and the formation of biogenic silica in siliceous sponges

Die technische Silikatproduktion erfordert in der Regel hohe Temperaturen und extreme pH-Werte. In der Natur hingegen haben insbesondere Kieselschwämme die außergewöhnliche Fähigkeit, ihr Silikatskelett, das aus einzelnen sogenannten Spiculae besteht, enzymatisch mittels des Proteins Silicatein zu synthetisieren. rnIm Inneren der Spiculae, im zentralen Kanal, befindet sich das Axialfilament, welches hauptsächlich aus Silicatein-α aufgebaut ist. Mittels Antikörperfärbungen und Elektronenmikroskopischen Analysen konnte festgestellt werden, dass Silicatein in mit Kieselsäure-gefüllten Zellorganellen (silicasomes) nachzuweisen ist. Mittels dieser Vakuolen kann das Enzym und die Kieselsäure aus der Zelle zu den Spiculae im extrazellulären Raum befördert werden, wo diese ihre endgültige Länge und Dicke erreichen. Zum ersten Mal konnte nachgewiesen werden, dass rekombinant hergestelltes Silicatein-α sowohl als Siliciumdioxid-Polymerase als auch Siliciumdioxid-Esterase wirkt. Mittels Massenspektroskopie konnte die enzymatische Polymerisation von Kieselsäure nachverfolgt werden. Durch Spaltung der Esterbindung des künstlichen Substrates Bis(p-aminophenoxy)-dimethylsilan war es möglich kinetische Parameter der Siliciumdioxid-Esterase-Aktivität des rekombinanten Silicateins zu ermitteln.rnZu den größten biogenen Silikatstukuren auf der Erde gehören die Kieselnadeln der Schwammklasse Hexactinellida. Nadelextrakte aus den Schwammklassen Demospongien (S. domuncula) und Hexactinellida (M. chuni) wurden miteinander verglichen um die potentielle Existenz von Silicatein oder Silicatein-ähnliche Molekülen und die dazu gehörige proteolytischen Aktivität nachzuweisen. Biochemische Analysen zeigten, dass das 27 kDA große isolierte Polypeptid in Monoraphis mehrere gemeinsame Merkmale mit den Silicateinen der Demospongien teilt. Dazu gehören die Größe und die Proteinase-Aktivität. rnUm die Frage zu klären, ob das axiale Filament selbst zur Formbildung der Skelettelemente beiträgt, wurde ein neues mildes Extraktionsverfahren eingeführt. Dieses Verfahren ermöglichte die Solubilisierung des nativen Silicateins aus den Spiculae. Die isolierten Silicateine lagen als Monomere (24 kDa) vor, die Dimere durch nicht-kovalente Bindungen ausbildeten. Darüber hinaus konnten durch PAGE-Gelelektrophorese Tetramere (95 kDa) und Hexamere (135 kDa) nachgewiesen werden. Die Monomere zeigten eine beträchtliche proteolytische Aktivität, die sich während der Polymerisationsphase des Proteins weiter erhöhte. Mit Hilfe der Lichtmikroskopie und Elektronenmikroskopie (TEM) konnte die Assemblierung der Proteine zu filamentartigen Strukturen gezeigt werden. Die Selbstorganisation der Silicatein-α-Monomeren scheint eine Basis für Form- und Musterbildung der wachsenden Nadeln zu bilden.rn Um die Rolle des kürzlich entdeckten Proteins Silintaphin-1, ein starker Interaktionspartner des Silicatein-α, während der Biosilifizierung zu klären, wurden Assemblierungs-Experimente mit den rekombinanten Proteinen in vitro durchgeführt. Zusätzlich wurde deren Effekt auf die Biosilikatsynthese untersucht. Elektronenmikroskopische Analysen ergaben, dass rekombinantes Silicatein-α zufällig verteilte Aggregate bildet, während die Koinkubation beider Proteine (molekulares Verhältnis 4:1) über fraktal artige Strukturen zu Filamenten führt. Auch die enzymatische Aktivität der Silicatein-α-vermittelte Biosilikatsynthese erhöhte sich in Gegenwart von Silintaphin-1 um das 5,3-fache. rn

Bioverkapselung lebender Bakterien (Escherichia coli) mit Poly-(Silicat) nach Transformation mit dem Silicatein-alpha-Gen

Die Bioverkapselung ist eine faszinierende Methode, um biologische Materialien einschließlich Zellen in Siliziumdioxid, Metalloxiden oder hybriden Sol-Gel-Polymeren zu immobilisieren. Bisher wurde nur die Sol-Gel-Vorläufertechnologie genutzt, um Bakterien- oder Hefezellen in Siliziumdioxid zu immobilisieren. Hierfür wurden verschiedene Reagenzien als wässrige Vorläufer getestet, um poly(Silicate) auf Biomolekülen (Bhatia et al., 2000) oder Zellen (Liu und Chen 1999; Coradin und Livage, 2007) zu bilden. Einer der erfolgreichsten bisherigen Methoden verwendet eine Mischung aus Silicaten und kolloidalem Silica. Diese initialen Vorläufer werden durch die Zugabe von Salzsäure neutralisiert, was die Gelbildung fortschreiten lässt und die Verkapselung von Bakterien in einem Silica-Netzwerk zur Folge hat (Nassif et al., 2003). Mit der Entdeckung von Silicatein, einem Enzym, das aus Demospongien isoliert wurde und die Bildung von poly(Silicat) katalysiert, wurde es möglich, poly(Silicat) unter physiologischen Bedingungen zu synthetisieren. Silicatein wurde rekombinant in E. coli hergestellt und ist in der Lage, bei Raumtemperatur, neutralem pH-Wert und in wässrigen Puffersystemen aus Siliziumalkoxiden poly(Silicat) zu bilden (Krasko et al., 2000; Müller et al., 2007b; Zhou et al., 1999). In vivo katalysiert Silicatein die Synthese der Silicathülle der Schwamm-Spiculae (Skelettelemente; Müller et al., 2005b; Müller et al., 2007a; Müller et al., 2007b; Schröder et al., 2007a). Dieses Biosilica wurde in Form von Silica-Nanospheren mit Durchmessern zwischen 100 nm und 250 nm organisiert vorgefunden (Pisera 2003; Tahir et al., 2005). Mit dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Escherichia coli erfolgreich mit dem Silicatein-Gen transformiert werden kann. Das Level der Proteinexpression kann in Anwesenheit von Isopropyl-β-D-thiogalaktopyranosid (IPTG) effizient erhöht werden, indem man die Bakterienzellen gleichzeitig mit Kieselsäure inkubiert. Dieser Effekt konnte sowohl auf Ebene der Synthese des rekombinanten Proteins durch Western Blot als auch durch Immunfluoreszenzmikroskopie nachgewiesen werden. Das heterolog produzierte Silicatein besitzt enzymatische Aktivität und kann die Polymerisation von Kieselsäure katalysieren. Dies konnte sowohl durch Färbung mit Rhodamin123, als auch durch Reaktion der nicht polymerisierten, freien Kieselsäure mit dem ß-Silicomolybdato-Farbsystem (Silicomolybdänblau) nachgewiesen werden. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten, dass nur die silicateinexprimierenden Bakterien während des Wachstums in Anwesenheit von Kieselsäure eine viskose Hülle um Zelle herum bilden. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass Silicatein-α aus Suberites domuncula nach Transformation in E. coli an die Zelloberfläche dieser Zellen transportiert wurde und dort seine enzymatische Funktion beibehielt. Die Silicathülle wurde mittels Raster-Elektronenmikroskopie (REM) analysiert. Die Bakterien, die Silicatein exprimierten und poly(Silicat) an ihrer Oberfläche synthetisierten, zeigten die gleichen Wachstumsraten wie die Bakterien, die das Gen nicht enthielten. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass die silicateinvermittelte Verkapselung von Bakterien mit poly(Silicat) die Bandbreite der Anwendung von Bakterien für die Produktion von rekombinanten Proteinen verbessern, erweitern und optimieren könnte.

Synthese, Charakterisierung und Testung von Phenylacrylsäure-Derivaten, Benzothiazolen und Diarylthioethern als potentielle Inhibitoren der Dengue-Virus-Typ-2-NS2B-NS3-Protease

Dengue-Fieber ist eine durch Stechmücken der Gattungen Aedes aegypti und Aedes albopticus übertragene, virale Infektionskrankheit des Menschen, welche eine zunehmende Bedrohung für die Weltbevölkerung darstellt; das Infektionsrisiko betrifft vorwiegend Menschen, die in tropischen und subtropischen Gebieten der Erde (Asien, Afrika, Amerika) leben. Bei dem Erreger handelt es sich um ein Flavivirus, bestehend aus einer positiv polarisierten Einzelstrang-RNA, welches in vier verschiedenen Serotypen existiert. Eine Infektion mit Dengue-Viren zeigt sich durch drei mögliche Krankheitsbilder: Klassisches Dengue-Fieber (DF), hämorrhagisches Dengue-Fieber (DHF) oder Dengue-Schock-Syndrom (DSS). Das Dengue-Virus-Genom codiert eine Serin-Protease mit einer klassischen katalytischen Triade, bestehend aus den Aminosäuren His51, Asp75 und Ser135. Die Funktion der Dengue-Virus-Protease besteht in der post-translationalen, proteolytischen Prozessierung des viralen Polyprotein-Vorläufers, womit sie essentiell für die Virus-Replikation ist und damit einen wichtigen therapeutischen Ansatz für die Entwicklung neuer Wirkstoffe gegen Dengue-Fieber darstellt. Die Ziele der vorliegenden Arbeit bestanden darin, neue potentielle Inhibitoren der Dengue-Virus Typ 2 NS2B-NS3 Protease (DEN-2 NS2B-NS3pro) zu synthetisieren, deren Hemmwirkung sowie den Inhibitionstyp mithilfe fluorimetrischer Enzym-Assays zu bestimmen, Struktur-Wirkungs-Beziehungen (u.a. mithilfe von Molecular Docking-Rechnungen) zu analysieren und die erhaltenen Leitstrukturen zu optimieren. In der vorliegenden Arbeit wurden zwei Substanzklassen und damit zwei Teilprojekte behandelt: Phenylacrylsäureamide im ersten Teilprojekt, Benzothiazole und Diarylthioether zusammen im zweiten Teilprojekt. Im ersten Teilprojekt zeigten einige Phenylacrylsäureamide eine schwache Hemmung der DEN-2 NS2B-NS3pro zwischen ca. 50 und 61 % bei einer Inhibitorkonzentration von 50 µM sowie eine nicht-kompetitive Hemmung, welche jedoch durch vielfältige Derivatisierung kaum verändert oder verbessert werden konnte. Darüber hinaus wurden die endogenen Serin-Proteasen alpha-Chymotrypsin und Trypsin durch einige Phenylacrylsäureamide erheblich stärker gehemmt als die DEN-2 NS2B-NS3pro. Das zweite Teilprojekt befasste sich mit der Synthese und Testung von Diarylthioethern mit hydroxy-substituierten Benzothiazol-Bausteinen sowie der Testung einiger methoxy-substituierter Synthese-Vorstufen der Endverbindungen, um die Relevanz und den Einfluss der einzelnen Bausteine auf die Hemmung der DEN-2 NS2B-NS3pro zu untersuchen. Der in der vorliegenden Arbeit synthetisierte, potenteste Inhibitor der DEN-2 NS2B-NS3pro (Hemmung: 90 % [50 µM]; IC50 = 3.6 +/- 0.11 µM) und der DEN-3 NS2B-NS3pro (Hemmung: >99 % [100 µM]; IC50 = 9.1 +/- 1.02 µM), SH65, ein Diarylthioether-Benzothiazol-Derivat, entstand aufgrund der Vorhersage zweier möglicher Bindungsmodi (kompetitiv und nicht-kompetitiv) mithilfe von Molecular Docking-Experimenten an der Röntgen-Kristall-struktur der DEN-3 NS2B-NS3pro (PDB-Code: 3U1I). Nach experimenteller Bestimmung der IC50-Werte bei unterschiedlichen Substratkonzentrationen erwies sich SH65 jedoch als nicht-kompetitiver Inhibitor der DEN-2 NS2B-NS3pro. Trypsin wurde von SH65 vergleichbar stark gehemmt (96% [50 µM]; IC50 = 6.27 +/- 0.68 µM) wie die beiden getesteten Dengue-Virus-Proteasen, nicht jedoch alpha-Chymotrypsin (nur 21% Hemmung bei 50 µM), wodurch diesem Inhibitor zumindest eine relative Selektivität gegenüber Serin-Proteasen zugeschrieben werden kann. SH65 zeigte lediglich Protease-Hemmung in den Enzym-Assays, jedoch keine antivirale Aktivität bei der Testung an Dengue-Virus-infizierten Zellen, was aber wiederum bei der synthetisierten Vorstufe von SH65, welche anstelle der beiden Hydroxy-Gruppen über Methoxy-Gruppen verfügt, der Fall war. Diarylthioether mit mehrfach hydroxy-substituiertem Benzothiazol-Baustein stellen hiermit eine neue, vielversprechende Wirkstoffgruppe zur Hemmung sowohl der Dengue-Virus Typ 2- als auch der Dengue-Virus Typ 3 NS2B-NS3 Protease dar.

Peroxisome proliferator-activated receptor {gamma} coactivator 1{alpha} (PGC-1{alpha}) promotes skeletal muscle lipid refueling in vivo by activating de novo lipogenesis and the pentose phosphate pathway

Exercise induces a pleiotropic adaptive response in skeletal muscle, largely through peroxisome proliferator-activated receptor coactivator 1 (PGC-1 ). PGC-1 enhances lipid oxidation and thereby provides energy for sustained muscle contraction. Its potential implication in promoting muscle refueling remains unresolved, however. Here, we investigated a possible role of elevated PGC-1 levels in skeletal muscle lipogenesis in vivo and the molecular mechanisms that underlie PGC-1 -mediated de novo lipogenesis. To this end, we studied transgenic mice with physiological overexpression of PGC-1 and human muscle biopsies pre- and post-exercise. We demonstrate that PGC-1 enhances lipogenesis in skeletal muscle through liver X receptor -dependent activation of the fatty acid synthase (FAS) promoter and by increasing FAS activity. Using chromatin immunoprecipitation, we establish a direct interaction between PGC-1 and the liver X receptor-responsive element in the FAS promoter. Moreover, we show for the first time that increased glucose uptake and activation of the pentose phosphate pathway provide substrates for RNA synthesis and cofactors for de novo lipogenesis. Similarly, we observed increased lipogenesis and lipid levels in human muscle biopsies that were obtained post-exercise. Our findings suggest that PGC-1 coordinates lipogenesis, intramyocellular lipid accumulation, and substrate oxidation in exercised skeletal muscle in vivo.

Antiestrogenic and anticancer activities of peptides derived from the active site of alpha-fetoprotein

Cyclo[EKTOVNOGN] (AFPep), a cyclic 9-amino acid peptide derived from the active site of alpha-fetoprotein, has been shown to prevent carcinogen-induced mammary cancer in rats and inhibit the growth of ER+ human breast cancer xenografts in mice. Recently, studies using replica exchange molecular dynamics predicted that the TOVN region of AFPep might form a dynamically stable putative Type I beta-turn, and thus be biologically active without additional amino acids. The studies presented in this paper were performed to determine whether TOVN and other small analogs of AFPep would inhibit estrogen-stimulated cancer growth and exhibit a broad effective-dose range. These peptides contained nine or fewer amino acids, and were designed to bracket or include the putative pharmacophoric region (TOVN) of AFPep. Biological activities of these peptides were evaluated using an immature mouse uterine growth inhibition assay, a T47D breast cancer cell proliferation assay, and an MCF-7 breast cancer xenograft assay. TOVN had very weak antiestrogenic activity in comparison to AFPep's activity, whereas TOVNO had antiestrogenic and anticancer activities similar to AFPep. OVNO, which does not form a putative Type I beta-turn, had virtually no antiestrogenic and anticancer activities. A putative proteolytic cleavage product of AFPep, TOVNOGNEK, significantly inhibited E2-stimulated growth in vivo and in vitro over a wider dose range than AFPep or TOVNO. We conclude that TOVNO has anticancer potential, that TOVNOGNEK is as effective as AFPep in suppressing growth of human breast cancer cells, and that it does so over a broader effective-dose range.

Lipopolysaccharide and lipoteichoic acid induce different immune responses in the bovine mammary gland

Different pathogens, such as Escherichia coli and Staphylococcus aureus, can be responsible for different outcomes of mastitis; that is, acute and severe or chronic and subclinical. These differences in the disease could be related to different mammary responses to the pathogens. The objective of this study was to determine if intramammary challenge with the endotoxins lipopolysaccharide (LPS), from E. coli, and lipoteichoic acid (LTA), from Staph. aureus, induce different immune responses in vivo in milk cells and mammary tissue. To provide a reference level for comparing the challenge and to show the different stimulation of the mammary immune system on a quantitatively similar level, dosages of LPS and LTA were chosen that induced an increase of somatic cells in milk to similar maxima. One udder quarter in each of 21 lactating dairy cows was challenged with 0.2 mug of LPS or 20 mug of LTA. From these quarters and from respective control quarters, milk cells or tissue biopsies were obtained at 0, 6, and 12h relative to the challenge to measure mRNA expression of tumor necrosis factor-alpha (TNFalpha), IL-1beta, IL-8, lactoferrin, and RANTES (regulated upon activation, normal T-cell expressed and secreted). Furthermore, if no biopsies were performed, hourly milk samples were taken for measurement of somatic cell count, lactate dehydrogenase (LDH), and TNFalpha. Somatic cell count increased in all treatments to similar maxima with LPS and LTA treatments. Concentrations of TNFalpha in milk increased with LPS but not with LTA. The activity of LDH in milk increased in both treatments and was more pronounced with LPS than with LTA. The mRNA expression of TNFalpha, IL-1beta, IL-8, and RANTES showed increases in milk cells, and LPS was a stronger inducer than LTA. Lactoferrin mRNA expression decreased in milk cells with LPS and LTA treatments. The measured factors did not change in either treatment in mammary tissue. Challenge of udder quarters with dosages of LPS and LTA that induce similar increases in SCC stimulate the appearance of different immune factor patterns. This dissimilar response to LPS and LTA may partly explain the different course and intensity of mastitis after infection with E. coli and Staph. aureus, respectively.