Purification and cloning of a novel C-type lectin-like protein with platelet aggregation activity from Trimeresurus mucrosquamatus venom

TMVA, a novel C-type lectin-like protein that induces platelet aggregation in a dose-dependent manner, was purified from the venom of Trimeresurus mucrosquamatus. It consists of two subunits, alpha (15,536 Da) and beta (14,873 Da). The mature amino acid sequences of the a (135 amino acids) and beta subunits (123 amino acids) were deduced from cloned cDNAs. Both of the sequences show great similarity to C-type lectin-like venom proteins, including a carbohydrate recognition domain. The cysteine residues of TMVA are conserved at positions corresponding to those of flavocetin-A and convulxin, including the additional Cys135 in the alpha subunit and Cys3 in the beta subunit. SDS-PAGE, mass spectrometry analysis and amino acid sequence showed that native TMVA exists as two convertible multimers Of (alphabeta)(2) and (alphabeta)(4) with molecular weights of 63,680 and 128,518 Da, respectively. The (alphabeta)(2) complex is stabilized by an interchain disulfide bridge between the two alphabeta-heterodimers, whereas the stabilization of the (alphabeta)(4) complex seems to involve non-covalent interactions between the (alphabeta)(2) complexes. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Universal elements for non-linear operators and their applications

We prove that under certain topological conditions on the set of universal elements of a continuous map T acting on a topological space X, that the direct sum T and M_g is universal, where M_g is multiplication by a generating element of a compact topological group. We use this result to characterize R_+-supercyclic operators and to show that whenever T is a supercyclic operator and z_1,...,z_n are pairwise different non-zero complex numbers, then the operator z_1T\oplus ... \oplus z_n T is cyclic. The latter answers affirmatively a question of Bayart and Matheron.

Force-induced activation of covalent bonds in mechanoresponsive polymeric materials

Mechanochemical transduction enables an extraordinary range of physiological processes such as the sense of touch, hearing, balance, muscle contraction, and the growth and remodelling of tissue and
bone1–6. Although biology is replete with materials systems that actively and functionally respond to mechanical stimuli, the default mechanochemical reaction of bulk polymers to large external stress is the unselective scission of covalent bonds, resulting in damage or failure7. An alternative to this degradation process is the rational molecular design of synthetic materials such that mechanical stress
favourably altersmaterial properties. A few mechanosensitive polymers with this property have been developed8–14; but their active response is mediated through non-covalent processes, which may
limit the extent to which properties can be modified and the longterm stability in structural materials. Previously, we have shown with dissolved polymer strands incorporating mechanically sensitive chemical groups—so-called mechanophores—that the directional nature of mechanical forces can selectively break and re-form covalent bonds15,16. We now demonstrate that such forceinduced covalent-bond activation can also be realized with mechanophore-linked elastomeric and glassy polymers, by using a mechanophore that changes colour as it undergoes a reversible electrocyclic ring-opening reaction under tensile stress and thus allows us to directly and locally visualize the mechanochemical reaction. We find that pronounced changes in colour and fluorescence emerge with the accumulation of plastic deformation, indicating that in these polymeric materials the transduction of mechanical force into the ring-opening reaction is an activated process. We anticipate that force activation of covalent bonds can serve as a general strategy for the development of new mechanophore building blocks that impart polymeric materials with desirable functionalities ranging from damage sensing to fully regenerative self-healing.

Self-assembly using dendritic building blocks - towards controllable nanomaterials

Dendritic molecules have well defined, three-dimensional branched architectures, and constitute a unique nanoscale toolkit. This review focuses on examples in which individual dendritic molecules are assembled into more complex arrays via non-covalent interactions. In particular, it illustrates how the structural information programmed into the dendritic architecture controls the assembly process, and as a consequence, the properties of the supramolecular structures which are generated. Furthermore, the review emphasises how the use of non-covalent (supramolecular) interactions, provides the assembly process with reversibility, and hence a high degree of control. The review also illustrates how self-assembly offers an ideal approach for amplifying the branching of small, synthetically accessible, relatively inexpensive dendritic systems (e.g. dendrons), into highly branched complex nanoscale assemblies.

The review begins by considering the assembly of dendritic molecules to generate discrete, well-defined supramolecular assemblies. The variety of possible assembled structures is illustrated, and the ability of an assembled structure to encapsulate a templating unit is described. The ability of both organic and inorganic building blocks to direct the assembly process is discussed. The review then describes larger discrete assemblies of dendritic molecules, which do not exist as a single well-defined species, but instead exist as statistical distributions. For example, assembly around nanoparticles, the assembly of amphiphilic dendrons and the assembly of dendritic systems in the presence of DNA will all be discussed. Finally, the review examines dendritic molecules, which assemble or order themselves into extended arrays. Such systems extend beyond the nanoscale into the microscale or even the macroscale domain, exhibiting a wide range of different architectures. The ability of these assemblies to act as gel-phase or liquid crystalline materials will be considered.

Taken as a whole, this review emphasises the control and tunability that underpins the assembly of nanomaterials using dendritic building blocks, and furthermore highlights the potential future applications of these assemblies at the interfaces between chemistry, biology and materials science. 

Mécanismes moléculaires d’activation du récepteur A des peptides natriurétiques

Le récepteur A des peptides natriurétiques (NPRA) fait partie de la famille des guanylates cyclases membranaires. L’activation du NPRA par ses agonistes naturels, ANP et BNP, induit une production de GMPc qui est responsable de leur rôle dans l’homéostasie cardiovasculaire, l’inhibition de l’hypertrophie et de la fibrose cardiaques et la régulation de la lipolyse. Le NPRA est un homodimère non covalent composé d’un domaine extracellulaire de liaison du ligand (ECD), d’un unique domaine transmembranaire (TM), d’un domaine d’homologie aux kinases et d’un domaine guanylate cyclase. Bien que le NPRA ait un rôle physiologique important, les mécanismes moléculaires régissant son processus d’activation restent inconnus. Nous avons donc analysé les premières étapes du processus d’activation du NPRA. Nous avons d'abord étudié le rôle de la dimérisation des ECD dans l’activation du récepteur. Nous avons utilisé les techniques de liaison de radioligand, de FRET et de modélisation moléculaire, pour caractériser la liaison à l’ECD des agonistes naturels, d’un superagoniste et d’un antagoniste. L’ANP se lie à un dimère d’ECD préformé et la dimérisation spontanée est l’étape limitante du processus de liaison. De plus, comme le démontrent nos études de FRET, tous les peptides, incluant l’antagoniste, stabilisent le récepteur sous sa forme dimérique. Cependant, l’antagoniste A71915 stabilise le dimère d’ECD dans une conformation différente de celle induite par l’ANP. La dimérisation du NPRA semble donc nécessaire, mais non suffisante à l’activation du récepteur. L’état d’activation du NPRA dépend plutôt de l’orientation des sous unités dans le dimère. Nous avons ensuite étudié le mécanisme moléculaire de transduction du signal à travers la membrane. Plusieurs études ont suggéré que l’activation du NPRA implique un changement de conformation du domaine juxtamembranaire (JM). Cependant, les études de cristallographie de l’ECD soluble de NPRA n’ont pas permis de documenter la structure du JM et le changement de conformation impliqué dans la transduction du signal reste inconnu. Pour analyser ce changement de conformation, nous avons d’abord séquentiellement substitué les neuf acides aminés du JM par une cystéine. En étudiant la capacité des mutants à former des dimères covalents de façon constitutive ou induite par l’ANP, nous avons pu évaluer la proximité relative des résidus du JM, avant et après activation du NPRA. Ces résultats ont démontré la proximité élevée de certains résidus spécifiques et sont en contradiction avec les données cristallographiques. Nous avons également démontré que le domaine intracellulaire impose une contrainte conformationnelle au JM à l’état de base, qui est levée après liaison de l’ANP. En introduisant de 1 à 5 alanines dans l’hélice-α transmembranaire, nous avons montré qu’une rotation des TM de 40° induit une activation constitutive du NPRA. Le signal d’activation pourrait donc être transmis à travers la membrane par un mécanisme de rotation des TM. En utilisant nos données expérimentales, nous avons généré le premier modèle moléculaire illustrant la conformation active du NPRA, où les domaines JM et TM sont représentés. Dans son ensemble, cette étude apporte une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régissant les premières étapes du processus complexe d’activation du NPRA.

The role of Caulobacter crescentus XerC and XerD recombinases in site-specific recombination

XerC et XerD, deux recombinases impliquées dans la recombinaison site spécifique, résolvent les multimères d’ADN en monomères. Cette réaction se produit au niveau du site dif du chromosome, et nécessite le domaine C-terminale de la protéine de division cellulaire FtsK. Caulobacter crescentus est une bactérie aquatique de type Gram-négative qui se retrouve dans plusieurs environnements. Elle présente un cycle cellulaire asymétrique avec deux types de cellules distinctes. Cette propriété peut être utilisée pour synchroniser la croissance d’une population bactérienne pour permettre l’étude de l’expression de gènes à travers le temps et les liens entre le cycle cellulaire et le développement de la bactérie. La liaison à l’ADN et la capacité de former des complexes covalents (phosphotyrosyl) avec le site dif de C. crescentus (ccdif) ont été testé pour les recombinases de C. crescentus (ccXerC et ccXerD). Les deux recombinases ont eu une meilleure liaison au demi-site gauche de ccdif et sont incapable d’effectuer une liaison coopérative, contrairement à ce qui se produit au niveau du site dif de E. coli. La formation de complexes covalents a été testé en utilisant des «substrats suicides avec bris» marqués à la fluorescence ainsi que des protéines de fusion (marquées ou non à la fluorescence). Des complexes ADN-protéines résistants à la chaleur et au SDS ont été observé lors de la réaction de ccXerC et ccXerD de type sauvage avec ccdif, mais pas lors de la réaction de mutants avec le même ADN. Des complexes covalents phosphotyrosine sont formés de façon plus efficace sur les substrats suicides avec un bris au niveau du brin supérieur que ceux ayant un bris au niveau du brin inférieur. Dans les deux cas, c’est ccXerC qui est resté lié de façon covalente à l’ADN de ccdif.

Etudes structurales et fonctionnelles des interactions de SUMO avec des proteines d'echafaudage modeles: TIF1beta, PIAS1 et PML

L’adaptation des cellules à leur environnement externe repose sur la transduction adéquate de signaux régulés par une pléthore d'événements moléculaires. Parmi ces événements moléculaires, les modifications post-traductionnelles (MPT) de protéines aident à intégrer, à traduire et à organiser de façon spatiotemporelle ces signaux pour que les cellules puissent réagir aux stimuli externes. Parmi les modifications post-traductionnelles, les petites protéines de la famille de l’Ubiquitine (Ublps, Ubiquitin-like proteins) jouent un rôle majeur dans presque toutes les voies de signalisation. Cette thèse rapporte des études fonctionnelles et structurales des interactions covalentes et non covalentes entre SUMO (Small Ubiquitin related MOdifier), un membre de la famille des Ublps, et trois protéines d'échafaudage, TIF1beta, le corépresseur universel des protéines KRAB-multidoigt de zinc, PIAS1, une ligase E3 pour SUMO et PML, un suppresseur de tumeur. La première étude rapporte l'identification et la caractérisation biochimique des sites de SUMOylation de TIF1beta. Nous avons déterminé que la modification covalente de six résidus lysine par SUMO est essentielle à l’activité de répression de la transcription induit par TIF1beta. En outre, nous présentons des évidences indiquant que la SUMOylation de TIF1 exige non seulement sa capacité à homo-oligomériser, mais est aussi positivement régulée par son interaction avec le domaine KRAB des protéines à doigts de zinc. Partant de ce constat, nous postulons que les protéines KRAB-multidoigt de zinc recrutent leur corépresseur TIF1betaà des gènes cibles, mais aussi accentuent son activité répressive grâce à l'augmentation de sa SUMOylation. Notre seconde étude révèle qu’en plus de réprimer la transcription en tant que MPT covalente, SUMO joue aussi un rôle important dans la répression en tant que partenaire non covalent d’interactions protéine-protéine. Nous avons montré que SUMO interagit simultanément avec deux enzymes de la machinerie de SUMOylation, l’unique enzyme de conjugaison E2, UBC9, et la ligase E3 PIAS1 au sein d’un complexe ternaire répresseur. En outre, nous révélons que la formation du complexe ternaire PIAS1:SUMO:UBC9 est modulée par le niveau de phosphorylation de résidus sérine juxtaposés à un motif d’interaction avec SUMO (SIM) dans PIAS1. Ainsi, SUMO agit comme un adaptateur spécifique qui stabilise les interactions UBC9 E2: E3 PIAS1. Partant de ce constat, nous proposons que les enzymes E2 et E3 des autres systèmes Ublps exploitent des mécanismes similaires dans le cadre de leur fonction Enfin, notre troisième étude explore la régulation des interactions non covalentes de SUMO par la phosphorylation. En utilisant une combinaison d'études in vivo et in vitro, nous démontrons que l'interaction entre SUMO1 et PML est régi par la phosphorylation dépendant de CK2 sur quatre résidus sérine de PML. Les structures cristallographiques des complexes PML-SIM:SUMO1 révèlent que les phospho-sérines de PML contactent des résidus de la région basique de SUMO1. Sachant que la kinase CK2 peut être induite par des kinases activables par le stress, ces résultats suggèrent que les interactions non-covalentes avec SUMO sont modulées par le stress cellulaire. Sur la base de cette constatation, nous postulons que des événements analogues affectent des protéines contenant des séquences SIM ciblées par CK2. En résumé, cette étude révèle qu’en plus de son rôle de MPT, SUMO peut fonctionner comme un adaptateur permettant des interactions spécifiques entre protéines tel que pour les enzymes E3 et E2.

Electrospinning and characterization of supramolecular poly(4-vinyl pyridine)-small molecule complexes

La chimie supramoléculaire est basée sur l'assemblage non covalent de blocs simples, des petites molécules aux polymères, pour synthétiser des matériaux fonctionnels ou complexes. La poly(4-vinylpyridine) (P4VP) est l'une des composantes supramoléculaires les plus utilisées en raison de sa chaîne latérale composée d’une pyridine pouvant interagir avec de nombreuses espèces, telles que les petites molécules monofonctionnelles et bifonctionnelles, grâce à divers types d'interactions. Dans cette thèse, des assemblages supramoléculaires de P4VP interagissant par liaisons hydrogène avec de petites molécules sont étudiés, en ayant comme objectifs de faciliter l'électrofilage de polymères et de mieux comprendre et d'optimiser la photoréponse des matériaux contenant des dérivés d'azobenzène. Une nouvelle approche est proposée afin d'élargir l'applicabilité de l'électrofilage, une technique courante pour produire des nanofibres. À cet effet, un complexe entre la P4VP et un agent de réticulation bifonctionnel capable de former deux liaisons hydrogène, le 4,4'-biphénol (BiOH), a été préparé pour faciliter le processus d’électrofilage des solutions de P4VP. Pour mieux comprendre ce complexe, une nouvelle méthode de spectroscopie infrarouge (IR) a d'abord été développée pour quantifier l'étendue de la complexation. Elle permet de déterminer un paramètre clé, le rapport du coefficient d'absorption d'une paire de bandes attribuées aux groupements pyridines libres et liées par liaisons hydrogène, en utilisant la 4-éthylpyridine comme composé modèle à l’état liquide. Cette méthode a été appliquée à de nombreux complexes de P4VP impliquant des liaisons hydrogène et devrait être généralement applicable à d'autres complexes polymères. La microscopie électronique à balayage (SEM) a révélé l'effet significatif du BiOH sur la facilité du processus d’électrofilage de P4VP de masses molaires élevées et faibles. La concentration minimale pour former des fibres présentant des perles diminue dans le N, N'-diméthylformamide (DMF) et diminue encore plus lorsque le nitrométhane, un mauvais solvant pour la P4VP et un non-solvant pour le BiOH, est ajouté pour diminuer l'effet de rupture des liaisons hydrogène causé par le DMF. Les liaisons hydrogène dans les solutions et les fibres de P4VP-BiOH ont été quantifiées par spectroscopie IR et les résultats de rhéologie ont démontré la capacité de points de réticulation effectifs, analogues aux enchevêtrements physiques, à augmenter la viscoélasticité de solutions de P4VP pour mieux résister à la formation de gouttelettes. Cette réticulation effective fonctionne en raison d'interactions entre le BiOH bifonctionnel et deux chaînes de P4VP, et entre les groupements hydroxyles du BiOH complexé de manière monofonctionnelle. Des études sur d’autres agents de réticulation de faible masse molaire ont montré que la plus forte réticulation effective est introduite par des groupes d’acide carboxylique et des ions de zinc (II) qui facilitent le processus d’électrofilage par rapport aux groupements hydroxyles du BiOH. De plus, la sublimation est efficace pour éliminer le BiOH contenu dans les fibres sans affecter leur morphologie, fournissant ainsi une méthode élégante pour préparer des fibres de polymères purs dont le processus d’électrofilage est habituellement difficile. Deux complexes entre la P4VP et des azobenzènes photoactifs portant le même groupement tête hydroxyle et différents groupes queue, soit cyano (ACN) ou hydrogène (AH), ont été étudiés par spectroscopie infrarouge d’absorbance structurale par modulation de la polarisation (PM-IRSAS) pour évaluer l'impact des groupements queue sur leur performance lors de l'irradiation avec de la lumière polarisée linéairement. Nous avons constaté que ACN mène à la photo-orientation des chaînes latérales de la P4VP et des azobenzènes, tandis que AH mène seulement à une orientation plus faible des chromophores. La photo-orientation des azobenzènes diminue pour les complexes avec une teneur croissante en chromophore, mais l'orientation de la P4VP augmente. D'autre part, l'orientation résiduelle après la relaxation thermique augmente avec la teneur en ACN, à la fois pour le ACN et la P4VP, mais la tendance opposée est constatée pour AH. Ces différences suggèrent que le moment dipolaire a un impact sur la diffusion rotationnelle des chromophores. Ces résultats contribueront à orienter la conception de matériaux polymères contenant des azobenzène efficaces.

Characterization of DnmA, the Dnmt2 homolog in Dictyostelium discoideum

Eukaryotic DNA m5C methyltransferases (MTases) play a major role in many epigenetic regulatory processes like genomic imprinting, X-chromosome inactivation, silencing of transposons and gene expression. Members of the two DNA m5C MTase families, Dnmt1 and Dnmt3, are relatively well studied and many details of their biological functions, biochemical properties as well as interaction partners are known. In contrast, the biological functions of the highly conserved Dnmt2 family, which appear to have non-canonical dual substrate specificity, remain enigmatic despite the efforts of many researchers. The genome of the social amoeba Dictyostelium encodes Dnmt2-homolog, the DnmA, as the only DNA m5C MTase which allowed us to study Dnmt2 function in this organism without interference by the other enzymes. The dnmA gene can be easily disrupted but the knock-out clones did not show obvious phenotypes under normal lab conditions, suggesting that the function of DnmA is not vital for the organism. It appears that the dnmA gene has a low expression profile during vegetative growth and is only 5-fold upregulated during development. Fluorescence microscopy indicated that DnmA-GFP fusions were distributed between both the nucleus and cytoplasm with some enrichment in nuclei. Interestingly, the experiments showed specific dynamics of DnmA-GFP distribution during the cell cycle. The proteins colocalized with DNA in the interphase and were mainly removed from nuclei during mitosis. DnmA functions as an active DNA m5C MTase in vivo and is responsible for weak but detectable DNA methylation of several regions in the Dictyostelium genome. Nevertheless, gel retardation assays showed only slightly higher affinity of the enzyme to dsDNA compared to ssDNA and no specificity towards various sequence contexts, although weak but detectable specificity towards AT-rich sequences was observed. This could be due to intrinsic curvature of such sequences. Furthermore, DnmA did not show denaturant-resistant covalent complexes with dsDNA in vitro, although it could form covalent adducts with ssDNA. Low binding and methyltransfer activity in vitro suggest the necessity of additional factor in DnmA function. Nevertheless, no candidates could be identified in affinity purification experiments with different tagged DnmA fusions. In this respect, it should be noted that tagged DnmA fusion preparations from Dictyostelium showed somewhat higher activity in both covalent adduct formation and methylation assays than DnmA expressed in E.coli. Thus, the presence of co-purified factors cannot be excluded. The low efficiency of complex formation by the recombinant enzyme and the failure to define interacting proteins that could be required for DNA methylation in vivo, brought up the assumption that post-translational modifications could influence target recognition and enzymatic activity. Indeed, sites of phosphorylation, methylation and acetylation were identified within the target recognition domain (TRD) of DnmA by mass spectrometry. For phosphorylation, the combination of MS data and bioinformatic analysis revealed that some of the sites could well be targets for specific kinases in vivo. Preliminary 3D modeling of DnmA protein based on homology with hDNMT2 allowed us to show that several identified phosphorylation sites located on the surface of the molecule, where they would be available for kinases. The presence of modifications almost solely within the TRD domain of DnmA could potentially modulate the mode of its interaction with the target nucleic acids. DnmA was able to form denaturant-resistant covalent intermediates with several Dictyostelium tRNAs, using as a target C38 in the anticodon loop. The formation of complexes not always correlated with the data from methylation assays, and seemed to be dependent on both sequence and structure of the tRNA substrate. The pattern, previously suggested by the Helm group for optimal methyltransferase activity of hDNMT2, appeared to contribute significantly in the formation of covalent adducts but was not the only feature of the substrate required for DnmA and hDNMT2 functions. Both enzymes required Mg2+ to form covalent complexes, which indicated that the specific structure of the target tRNA was indispensable. The dynamics of covalent adduct accumulation was different for DnmA and different tRNAs. Interestingly, the profiles of covalent adduct accumulation for different tRNAs were somewhat similar for DnmA and hDNMT2 enzymes. According to the proposed catalytic mechanism for DNA m5C MTases, the observed denaturant-resistant complexes corresponded to covalent enamine intermediates. The apparent discrepancies in the data from covalent complex formation and methylation assays may be interpreted by the possibility of alternative pathways of the catalytic mechanism, leading not to methylation but to exchange or demethylation reactions. The reversibility of enamine intermediate formation should also be considered. Curiously, native gel retardation assays showed no or little difference in binding affinities of DnmA to different RNA substrates and thus the absence of specificity in the initial enzyme binding. The meaning of the tRNA methylation as well as identification of novel RNA substrates in vivo should be the aim of further experiments.

Synthesis and Aggregation Behavior of Pluronic F87/Poly(acrylic acid) Block Copolymer with Doxorubicin

Poly(acrylic acid) (PAA) was grafted onto both termini of Pluronic F87 (PEO₆₇-PPO₃₉-PEO₆₇) via atom transfer radical polymerization to produce a novel muco-adhesive block copolymer PAA₈₀-b-F₈₇-b-PAA₈₀. It was observed that PAA₈₀-F₈₇-PAA₈₀ forms stable complexes with weakly basic anti-cancer drug, Doxorubicin. Thermodynamic changes due to the drug binding to the copolymer were assessed at different pH by isothermal titration calorimetry (ITC). The formation of the polymer/drug complexes was studied by turbidimetric titration and dynamic light scattering. Doxorubicin and PAA-b-F87-b-PAA block copolymer are found to interact strongly in aqueous solution via non-covalent interactions over a wide pH range. At pH>4.35, drug binding is due to electrostatic interactions. Hydrogen-bond also plays a role in the stabilization of the PAA₈₀-F₈₇-PAA₈₀/DOX complex. At pH 7.4 (α=0.8), the size and stability of polymer/drug complex depend strongly on the doxorubicin concentration. When CDOX <0.13mM, the PAA₈₀-F₈₇-PAA₈₀ copolymer forms stable inter-chain complexes with DOX (110 ~ 150 nm). When CDOX >0.13mM, as suggested by the light scattering result, the reorganization of the polymer/drug complex is believed to occur. With further addition of DOX (CDOX >0.34mM), sharp increase in the turbidity indicates the formation of large aggregates, followed by phase separation. The onset of a sharp enthalpy increase corresponds to the formation of a stoichiometric complex.

Amyloid-like fibril-forming supramolecular beta-sheets from a beta-turn forming tripeptide containing non-coded amino acids: the crystallographic signature

The crystal structure of a terminally protected tripeptide Boc-Leu-Aib-beta-Ala-OMe 1 containing non-coded amino acids reveals that it adopts a beta-turn structure, which sell-assembles to form a supramolecular beta-sheet via non-covalent interactions. The SEM image of peptide 1 exhibits amyloid-like fibrillar morphology in the solid state. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

X-ray crystallographic study of DNA duplex cross-linking: simultaneous binding to two d(CGTACG)(2) molecules by a bis(9-aminoacridine-4-carboxamide) derivative

Acridine-4-carboxamides form a class of known DNA mono-intercalating agents that exhibit cytotoxic activity against tumour cell lines due to their ability to inhibit topoisomerases. Previous studies of bis-acridine derivatives have yielded equivocal results regarding the minimum length of linker necessary between the two acridine chromophores to allow bis-intercalation of duplex DNA. We report here the 1.7 angstrom resolution X-ray crystal structure of a six-carbon-linked bis(acridine-4-carboxamide) ligand bound to d(CGTACG)(2) molecules by non-covalent duplex cross-linking. The asymmetric unit consists of one DNA duplex containing an intercalated acridine-4-carboxamide chromophore at each of the two CG steps. The other half of each ligand is bound to another DNA molecule in a symmetry-related manner, with the alkyl linker threading through the minor grooves. The two crystallographically independent ligand molecules adopt distinct side chain interactions, forming hydrogen bonds to either O6 or N7 on the major groove face of guanine, in contrast to the semi-disordered state of mono-intercalators bound to the same DNA molecule. The complex described here provides the first structural evidence for the non-covalent cross-linking of DNA by a small molecule ligand and suggests a possible explanation for the inconsistent behaviour of six-carbon linked bis-acridines in previous assays of DNA bis-intercalation.

Isothermal titration calorimetry study of epicatechin binding to serum albumin

The interaction of epicatechin with bovine serum albumin (BSA) was studied by isothermal titration calorimetry. The binding constant (K) and associated thermodynamic binding parameters (n, Delta H) were determined for the interaction at three solution concentrations of BSA using a binding model assuming independent binding sites. These data show weak non-covalent binding of epicatechin to BSA. The interaction energetics varied with BSA concentration in the calorimeter cell, suggesting that the binding of epicatechin induced BSA aggregation. The free energy (Delta G) remained constant within a range of 2 kJ mol(-1) and negative entropy was observed, indicating an enthalpy driven exothermic interaction. It is concluded that the non-covalent epicatechin-BSA complex is formed by hydrogen bonding. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of a methyl group on the spontaneous resolution of a square-pyramidal coordination compound: crystal packing and conglomerate formation

Reaction of [Cu(pic)2]·2H2O (where pic stands for 2-picolinato) with 2-({[2-(dimethylamino)ethyl]amino}methyl)phenol (HL1) produces the square-pyramidal complex [CuL1(pic)] (1), which crystallizes as a conglomerate (namely a mixture of optically pure crystals) in the Sohncke space group P212121. The use of the methylated ligand at the benzylic position, i.e. (±)-2-(1-{[2-(dimethylamino)ethyl]amino}ethyl)phenol (HL2), yields the analogous five-coordinate complex [CuL2(pic)] (2) that crystallizes as a true racemate (namely the crystals contain both enantiomers) in the centrosymmetric space group P21/c. Density functional theory (DFT) calculations indicate that the presence of the methyl group indeed leads to a distinct crystallization behaviour, not only by intramolecular steric effects, but also because its involvement in non-covalent C–H···π and hydrophobic intermolecular contacts appears to be an important factor contributing to the crystal-lattice (stabilizing) energy of 2

Direct probing of photoinduced electron transfer in a self- assembled biomimetic [2Fe2S]-hydrogenase complex using ultrafast vibrational spectroscopy

A pyridyl-functionalized diiron dithiolate complex, [μ-(4-pyCH2−NMI-S2)Fe2(CO)6] (3, py = pyridine(ligand), NMI = naphthalene monoimide) was synthesized and fully characterized. In the presence of zinc tetraphenylporphyrin (ZnTPP), a self-assembled 3·ZnTPP complex was readily formed in CH2Cl2 by the coordination of the pyridyl nitrogen to the porphyrin zinc center. Ultrafast photoinduced electron transfer from excited ZnTPP to complex 3 in the supramolecular assembly was observed in real time by monitoring the ν(CO) and ν(CO)NMI spectral changes with femtosecond time-resolved infrared (TRIR) spectroscopy. We have confirmed that photoinduced charge separation produced the monoreduced species by comparing the time-resolved IR spectra with the conventional IR spectra of 3•− generated by reversible electrochemical reduction. The lifetimes for the charge separation and charge recombination processes were found to be τCS = 40 ± 3 ps and τCR = 205 ± 14 ps, respectively. The charge recombination is much slower than that in an analogous covalent complex, demonstrating the potential of a supramolecular approach to extend the lifetime of the chargeseparated state in photocatalytic complexes. The observed vibrational frequency shifts provide a very sensitive probe of the delocalization of the electron-spin density over the different parts of the Fe2S2 complex. The TR and spectro-electrochemical IR spectra, electron paramagnetic resonance spectra, and density functional theory calculations all show that the spin density in 3•− is delocalized over the diiron core and the NMI bridge. This delocalization explains why the complex exhibits low catalytic dihydrogen production even though it features a very efficient photoinduced electron transfer. The ultrafast porphyrin-to-NMIS2−Fe2(CO)6 photoinduced electron transfer is the first reported example of a supramolecular Fe2S2-hydrogenase model studied by femtosecond TRIR spectroscopy. Our results show that TRIR spectroscopy is a powerful tool to investigate photoinduced electron transfer in potential dihydrogen-producing catalytic complexes, and that way to optimize their performance by rational approaches.