Searching for the ideal DNA recognition code of covalent ligands

The combitiatorial approach restriction endonuclease protection selection and amplification REPSA was successfully used to determine ideal DNA interactions sites of covalent ligands. Unlike most other combinatorial methods, REPSA is based on inhibition of enzymatic cleavage by specific ligand-DNA complexes, which enables identification of binding sites of various ligands. However, the inherent nature of this technique posses a problem during selection of binding sites of covalent ligands. By modifying the technique according to the nature of the ligand, we demonstrate the flexibility of REPSA in identifying the preferred binding sites for monocovalent ligands, topoisomerase I and tallimustine, and the bicovalent ligand topoisomerase II. From among the preferred binding sites, we identified the consensus binding sequence of camptothecin induced topoisomerase I cleavage as ‘aGWT/Gc’, and tallimustine consensus sequences as ‘GTTCTA’ and ‘TTTTTTC’. We have shown for the first time that preferential binding of tallimustine occurs at sequences not previously reported. Furthermore, our data indicate that tallimustine is a novel DNA minor groove, guanine-specific alkylating agent. ^ Additionally, we have demonstrated in vivo that sequence-specific covalent DNA-binding small molecules have the ability to regulate transcription by inhibiting RNA polymerase II. Tallimustine, binding to its preferred sequences located in the 5′ untranslated region were an effective impediment for transcribing polymerase II. The ability of covalent binding small molecules to target predetermined DNA sequences located downstream of the promoter suggests a general approach for regulation of gene expression. ^

Co-encapsulation of enzymes and antibodies for chemical deactivation of pathogens on paper

Le papier bioactif est obtenu par la modification de substrat du papier avec des biomolécules et des réactifs. Ce type de papier est utilisé dans le développement de nouveaux biocapteurs qui sont portables, jetables et économiques visant à capturer, détecter et dans certains cas, désactiver les agents pathogènes. Généralement les papiers bioactifs sont fabriqués par l’incorporation de biomolécules telles que les enzymes et les anticorps sur la surface du papier. L’immobilisation de ces biomolécules sur les surfaces solides est largement utilisée pour différentes applications de diagnostic comme dans immunocapteurs et immunoessais mais en raison de la nature sensible des enzymes, leur intégration au papier à grande échelle a rencontré plusieurs difficultés surtout dans les conditions industrielles. Pendant ce temps, les microcapsules sont une plate-forme intéressante pour l’immobilisation des enzymes et aussi assez efficace pour permettre à la fonctionnalisation du papier à grande échelle car le papier peut être facilement recouvert avec une couche de telles microcapsules. Dans cette étude, nous avons développé une plate-forme générique utilisant des microcapsules à base d’alginate qui peuvent être appliquées aux procédés usuels de production de papier bioactif et antibactérien avec la capacité de capturer des pathogènes à sa surface et de les désactiver grâce à la production d’un réactif anti-pathogène. La conception de cette plate-forme antibactérienne est basée sur la production constante de peroxyde d’hydrogène en tant qu’agent antibactérien à l’intérieur des microcapsules d’alginate. Cette production de peroxyde d’hydrogène est obtenue par oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase encapsulée à l’intérieur des billes d’alginate. Les différentes étapes de cette étude comprennent le piégeage de la glucose oxydase à l’intérieur des microcapsules d’alginate, l’activation et le renforcement de la surface des microcapsules par ajout d’une couche supplémentaire de chitosan, la vérification de la possibilité d’immobilisation des anticorps (immunoglobulines G humaine comme une modèle d’anticorps) sur la surface des microcapsules et enfin, l’évaluation des propriétés antibactériennes de cette plate-forme vis-à-vis l’Escherichia coli K-12 (E. coli K-12) en tant qu’un représentant des agents pathogènes. Après avoir effectué chaque étape, certaines mesures et observations ont été faites en utilisant diverses méthodes et techniques analytiques telles que la méthode de Bradford pour dosage des protéines, l’électroanalyse d’oxygène, la microscopie optique et confocale à balayage laser (CLSM), la spectrométrie de masse avec désorption laser assistée par matrice- temps de vol (MALDI-TOF-MS), etc. Les essais appropriés ont été effectués pour valider la réussite de modification des microcapsules et pour confirmer à ce fait que la glucose oxydase est toujours active après chaque étape de modification. L’activité enzymatique spécifique de la glucose oxydase après l’encapsulation a été évaluée à 120±30 U/g. Aussi, des efforts ont été faits pour immobiliser la glucose oxydase sur des nanoparticules d’or avec deux tailles différentes de diamètre (10,9 nm et 50 nm) afin d’améliorer l’activité enzymatique et augmenter l’efficacité d’encapsulation. Les résultats obtenus lors de cette étude démontrent les modifications réussies sur les microcapsules d’alginate et aussi une réponse favorable de cette plate-forme antibactérienne concernant la désactivation de E. coli K-12. La concentration efficace de l’activité enzymatique afin de désactivation de cet agent pathogénique modèle a été déterminée à 1.3×10-2 U/ml pour une concentration de 6.7×108 cellules/ml de bactéries. D’autres études sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de l’anticorps immobilisé dans la désactivation des agents pathogènes et également intégrer la plate-forme sur le papier et valider l’efficacité du système une fois qu’il est déposé sur papier.

Dodecyltrimethylammonium chloride adsorption at the silica/water interface studied by Sum Frequency Generation

La génération des fréquences somme (SFG), une technique spectroscopique spécifique aux interfaces, a été utilisée pour caractériser les changements de la structure macromoléculaire du surfactant cationique chlorure de dodécyltriméthylammonium (DTAC) à l’interface silice/eau dans une plage de pH variant entre 3 et 11. Les conditions expérimentales ont été choisies pour imiter les conditions les plus communes trouvées pendant les opérations de récupération assistée du pétrole. Particulièrement, la silice a été étudiée, car elle est un des composantes des surfaces minérales des réservoirs de grès, et l’adsorption du surfactant a été étudiée avec une force ionique pertinente pour les fluides de la fracturation hydraulique. Les spectres SFG ont présenté des pics détectables avec une amplitude croissante dans la région des étirements des groupes méthylène et méthyle lorsque le pH est diminué jusqu’à 3 ou augmenté jusqu’à 11, ce qui suggère des changements de la structure des agrégats de surfactant à l’interface silice/eau à une concentration de DTAC au-delà de la concentration micellaire critique. De plus, des changements dans l’intensité SFG ont été observés pour le spectre de l’eau quand la concentration de DTAC augmente de 0,2 à 50 mM dans les conditions acide, neutre et alcaline. À pH 3, près du point de charge zéro de la surface de silice, l’excès de charge positive en raison de l’adsorption du surfactant cationique crée un champ électrostatique qui oriente les molécules d’eau à l’interface. À pH 7 et 11, ce qui sont des valeurs au-dessus du point de charge zéro de la surface de silice, le champ électrostatique négatif à l’interface silice/eau diminue par un ordre de grandeur avec l’adsorption du surfactant comme résultat de la compensation de la charge négative à la surface par la charge positive du DTAC. Les résultats SFG ont été corrélés avec des mesures de l’angle de contact et de la tension interfaciale à pH 3, 7 et 11.

Co-encapsulation of enzymes and antibodies for chemical deactivation of pathogens on paper

Le papier bioactif est obtenu par la modification de substrat du papier avec des biomolécules et des réactifs. Ce type de papier est utilisé dans le développement de nouveaux biocapteurs qui sont portables, jetables et économiques visant à capturer, détecter et dans certains cas, désactiver les agents pathogènes. Généralement les papiers bioactifs sont fabriqués par l’incorporation de biomolécules telles que les enzymes et les anticorps sur la surface du papier. L’immobilisation de ces biomolécules sur les surfaces solides est largement utilisée pour différentes applications de diagnostic comme dans immunocapteurs et immunoessais mais en raison de la nature sensible des enzymes, leur intégration au papier à grande échelle a rencontré plusieurs difficultés surtout dans les conditions industrielles. Pendant ce temps, les microcapsules sont une plate-forme intéressante pour l’immobilisation des enzymes et aussi assez efficace pour permettre à la fonctionnalisation du papier à grande échelle car le papier peut être facilement recouvert avec une couche de telles microcapsules. Dans cette étude, nous avons développé une plate-forme générique utilisant des microcapsules à base d’alginate qui peuvent être appliquées aux procédés usuels de production de papier bioactif et antibactérien avec la capacité de capturer des pathogènes à sa surface et de les désactiver grâce à la production d’un réactif anti-pathogène. La conception de cette plate-forme antibactérienne est basée sur la production constante de peroxyde d’hydrogène en tant qu’agent antibactérien à l’intérieur des microcapsules d’alginate. Cette production de peroxyde d’hydrogène est obtenue par oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase encapsulée à l’intérieur des billes d’alginate. Les différentes étapes de cette étude comprennent le piégeage de la glucose oxydase à l’intérieur des microcapsules d’alginate, l’activation et le renforcement de la surface des microcapsules par ajout d’une couche supplémentaire de chitosan, la vérification de la possibilité d’immobilisation des anticorps (immunoglobulines G humaine comme une modèle d’anticorps) sur la surface des microcapsules et enfin, l’évaluation des propriétés antibactériennes de cette plate-forme vis-à-vis l’Escherichia coli K-12 (E. coli K-12) en tant qu’un représentant des agents pathogènes. Après avoir effectué chaque étape, certaines mesures et observations ont été faites en utilisant diverses méthodes et techniques analytiques telles que la méthode de Bradford pour dosage des protéines, l’électroanalyse d’oxygène, la microscopie optique et confocale à balayage laser (CLSM), la spectrométrie de masse avec désorption laser assistée par matrice- temps de vol (MALDI-TOF-MS), etc. Les essais appropriés ont été effectués pour valider la réussite de modification des microcapsules et pour confirmer à ce fait que la glucose oxydase est toujours active après chaque étape de modification. L’activité enzymatique spécifique de la glucose oxydase après l’encapsulation a été évaluée à 120±30 U/g. Aussi, des efforts ont été faits pour immobiliser la glucose oxydase sur des nanoparticules d’or avec deux tailles différentes de diamètre (10,9 nm et 50 nm) afin d’améliorer l’activité enzymatique et augmenter l’efficacité d’encapsulation. Les résultats obtenus lors de cette étude démontrent les modifications réussies sur les microcapsules d’alginate et aussi une réponse favorable de cette plate-forme antibactérienne concernant la désactivation de E. coli K-12. La concentration efficace de l’activité enzymatique afin de désactivation de cet agent pathogénique modèle a été déterminée à 1.3×10-2 U/ml pour une concentration de 6.7×108 cellules/ml de bactéries. D’autres études sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de l’anticorps immobilisé dans la désactivation des agents pathogènes et également intégrer la plate-forme sur le papier et valider l’efficacité du système une fois qu’il est déposé sur papier.

Dodecyltrimethylammonium chloride adsorption at the silica/water interface studied by Sum Frequency Generation

La génération des fréquences somme (SFG), une technique spectroscopique spécifique aux interfaces, a été utilisée pour caractériser les changements de la structure macromoléculaire du surfactant cationique chlorure de dodécyltriméthylammonium (DTAC) à l’interface silice/eau dans une plage de pH variant entre 3 et 11. Les conditions expérimentales ont été choisies pour imiter les conditions les plus communes trouvées pendant les opérations de récupération assistée du pétrole. Particulièrement, la silice a été étudiée, car elle est un des composantes des surfaces minérales des réservoirs de grès, et l’adsorption du surfactant a été étudiée avec une force ionique pertinente pour les fluides de la fracturation hydraulique. Les spectres SFG ont présenté des pics détectables avec une amplitude croissante dans la région des étirements des groupes méthylène et méthyle lorsque le pH est diminué jusqu’à 3 ou augmenté jusqu’à 11, ce qui suggère des changements de la structure des agrégats de surfactant à l’interface silice/eau à une concentration de DTAC au-delà de la concentration micellaire critique. De plus, des changements dans l’intensité SFG ont été observés pour le spectre de l’eau quand la concentration de DTAC augmente de 0,2 à 50 mM dans les conditions acide, neutre et alcaline. À pH 3, près du point de charge zéro de la surface de silice, l’excès de charge positive en raison de l’adsorption du surfactant cationique crée un champ électrostatique qui oriente les molécules d’eau à l’interface. À pH 7 et 11, ce qui sont des valeurs au-dessus du point de charge zéro de la surface de silice, le champ électrostatique négatif à l’interface silice/eau diminue par un ordre de grandeur avec l’adsorption du surfactant comme résultat de la compensation de la charge négative à la surface par la charge positive du DTAC. Les résultats SFG ont été corrélés avec des mesures de l’angle de contact et de la tension interfaciale à pH 3, 7 et 11.

Fresenius' Zeitschrift für analytische Chemie

Title from cover

Helvetica chimica acta

Organ of the Société suisse de chimie (Schweizerische chemische gesellschaft); of the New Swiss Chemical Society, <1998- >

Measurement of free drug and clinical end-point by high-performance liquid chromatography-mass spectrometry: Applications and implications for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies

Free drug measurement and pharmacodymanic markers provide the opportunity for a better understanding of drug efficacy and toxicity. High-performance liquid chromatography (HPLC)-mass spectrometry (MS) is a powerful analytical technique that could facilitate the measurement of free drug and these markers. Currently, there are very few published methods for the determination of free drug concentrations by HPLC-MS. The development of atmospheric pressure ionisation sources, together with on-line microdialysis or on-line equilibrium dialysis and column switching techniques have reduced sample run times and increased assay efficiency. The availability of such methods will aid in drug development and the clinical use of certain drugs, including anti-convulsants, anti-arrhythmics, immunosuppressants, local anaesthetics, anti-fungals and protease inhibitors. The history of free drug measurement and an overview of the current HPLC-MS applications for these drugs are discussed. Immunosuppressant drugs are used as an example for the application of HPLC-MS in the measurement of drug pharmacodynamics. Potential biomarkers of immunosuppression that could be measured by HPLC-MS include purine nucleoside/nucleotides, drug-protein complexes and phosphorylated peptides. At the proteomic level, two-dimensional gel electrophoresis combined with matrix-assisted laser desorption/ionisation time-of-flight (TOF) MS is a powerful tool for identifying proteins involved in the response to inflammatory mediators. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Lipid and carbohydrate based adjuvant/carriers in immunology

This review discusses various issues regarding vaccines:what are they and how they work, safety aspects, the role of adjuvants and carriers in vaccination, synthetic peptides as immunogens, and new technologies for vaccine development and delivery including the identification of novel adjuvants for mucosal vaccine delivery. There has been a recent increase of interest, in the use of lipids and carbohydrates as adjuvants, and so a particular emphasis is placed on adjuvants derived from lipids or carbohydrates, or from both. Copyright (C) 2003 European Peptide Society and John Wiley Sons, Ltd.

Using a non-invasive stable isotope tracer to measure the absorption of water in humans

The development of solutions that prevent dehydration or promote adequate re-hydration play a vital role in preventing fatigue during exercise, however, the methods commonly used to assess the hydration ability of such solutions are invasive and often assess the components of absorption separately. This paper describes using a non-invasive deuterium tracer technique that assesses gastric emptying and intestinal absorption simultaneously to evaluate the uptake of water during rest and exercise. The kinetics of absorption are further examined by mathematical modelling of the data generated. For the rest group, 0.05 g/kg of body weight of deuterium, contained in gelatine capsules, was ingested with ordinary tap water and saliva samples were collected every 5 min for one hour while the subject remained seated. The deuterium was administered as above for the exercise group but sample collection was during one hour of exercise on a treadmill at 55% of the subject's maximum heart rate. The enrichment data for each subject were mathematically modelled and the parameters obtained were compared across groups using an independent samples t-test. Compared with the rest condition, the exercise group showed delayed absorption of water as indicated by significant differences for the modelling parameters t(2), t(1/2), maximum absorption rate and solution absorption amount at t(1). Labelling with a deuterium tracer is a good measure of the relative rate ingested fluids are absorbed by the body. Mathematical modelling of the data generates rates of maximum absorption and allows calculation of the percentage of the solution that is absorbed at any given time during the testing period. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd.

Determination of protein charge by capillary zone electrophoresis

The feasibility of employing classical electrophoresis theory to determine the net charge (valence) of proteins by capillary zone electrophoresis is illustrated in this paper. An outline of a procedure to facilitate the interpretation of mobility measurements is demonstrated by its application to a published mobility measurement for Staphylococcal nuclease at pH 8.9 that had been obtained by capillary zone electrophoresis. The significantly higher valence of +7.5 (cf. 5.6 from the same series of measurements) that has been reported on the basis of a charge ladder approach for charge determination signifies the likelihood that the latter generic approach may be prone to error arising from nonconformity of the experimental system with an inherent assumption that chemical modification or mutation of amino acid residues has no effect on the overall three-dimensional size and shape of the protein. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

Determination of binding constants by affinity chromatography

This review summarizes developments in the use of affinity chromatography to characterize biospecific interactions in terms of reaction stoichiometry and equilibrium constant. In that regard, the biospecificity incorporated into the design of the experiment ensures applicability of the method regardless of the sizes of the reacting solutes. By the adoption of different experimental strategies (column chromatography, simple partition equilibrium, solid-phase immunoassay and biosensor technology protocols) quantitatiative affinity chromatography can be used to characterize interactions governed by an extremely broad range of binding affinities. In addition, the link between ligand-binding studies and quantitative affinity chromatography is illustrated by means of partition equilibrium studies of glycolytic enzyme interactions with muscle myofibrils. an exercise which emphasizes that the same theoretical expressions apply to naturally occurring examples of affinity chromatography in the cellular environment. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Limitations of the ultracentrifugal approach for measuring the effective net charge of a macroion

Limitations have been detected in a recently published method for macroion valence determination by an ultracentrifugal procedure for quantifying the Dorman distribution of small ions in macroion solutions dialyzed against buffer supplemented with chromate as an indicator ion. The limitation reflects an implicit assumption that sedimentation velocity affords an unequivocal means of separating effects of chromate binding from those reflecting the Dorman redistribution of small ions. Although the assumed absence of significant Dorman redistribution of small ions across the sedimenting macroion boundary seemingly holds for some systems, this approximation is demonstrably invalid for others. Despite preliminary signs of promise, the ultracentrifugal procedure does not afford a simple, readily applied solution to the problem of unequivocal macroion valence determination. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.