Accuracy of fetal gender determination in maternal plasma at 5 and 6 weeks of pregnancy

Objective To assess the viability of the early diagnosis of fetal gender in material plasma before 7 weeks of pregnancy by real-time polymerase chain reaction (real-time PCR), starting at 5 weeks of pregnancy.Method peripheral blood was collected from pregnant women, starting at 5 weeks of gestation. After centrifugation, plasma was separated for fetal DNA extraction. DNA was analyzed by quantitative real-time PCR for two genomic regions, one on the Y chromosome (DYS-14) and the other shared by both sexes (beta-globin), by the TaqMan Minor Groove Binder (MGB) probe assay. The results of the examinations were compared to fetal gender determined after delivery.Results A total of 79 examinations of fetal DNA in maternal plasma were performed for 52 pregnant women. Accuracy according to gestational age was 92.6% (25 of 27 cases) at 5 weeks, and 95.6% (22 of 23 cases) at 6 weeks. These results also demonstrate that fetal DNA is present at low concentrations in maternal plasma at 5 weeks (8.5 genome equivalents (GE)/mL) and 6 weeks (34.1 GE/mL) of pregnancy.Conclusion Quantitative real-time PCR and TaqMan MGB probes specific for the detection of fetal gender in maternal plasma starting at 5 weeks of gestation have good sensitivity and excellent specificity. Copyright (c) 2006 John Wiley & Sons, Ltd.

Molecular architecture of fur binding to iron-induced and - repressed genes in Helicobacter pylori

The ferric uptake regulator protein Fur regulates iron-dependent gene expression in bacteria. In the human pathogen Helicobacter pylori, Fur has been shown to regulate iron-induced and iron-repressed genes. Herein we investigate the molecular mechanisms that control this differential iron-responsive Fur regulation. Hydroxyl radical footprinting showed that Fur has different binding architectures, which characterize distinct operator typologies. On operators recognized with higher affinity by holo-Fur, the protein binds to a continuous AT-rich stretch of about 20 bp, displaying an extended protection pattern. This is indicative of protein wrapping around the DNA helix. DNA binding interference assays with the minor groove binding drug distamycin A, point out that the recognition of the holo-operators occurs through the minor groove of the DNA. By contrast, on the apo-operators, Fur binds primarily to thymine dimers within a newly identified TCATTn10TT consensus element, indicative of Fur binding to one side of the DNA, in the major groove of the double helix. Reconstitution of the TCATTn10TT motif within a holo-operator results in a feature binding swap from an holo-Fur- to an apo-Fur-recognized operator, affecting both affinity and binding architecture of Fur, and conferring apo-Fur repression features in vivo. Size exclusion chromatography indicated that Fur is a dimer in solution. However, in the presence of divalent metal ions the protein is able to multimerize. Accordingly, apo-Fur binds DNA as a dimer in gel shift assays, while in presence of iron, higher order complexes are formed. Stoichiometric Ferguson analysis indicates that these complexes correspond to one or two Fur tetramers, each bound to an operator element. Together these data suggest that the apo- and holo-Fur repression mechanisms apparently rely on two distinctive modes of operator-recognition, involving respectively the readout of a specific nucleotide consensus motif in the major groove for apo-operators, and the recognition of AT-rich stretches in the minor groove for holo-operators, whereas the iron-responsive binding affinity is controlled through metal-dependent shaping of the protein structure in order to match preferentially the major or the minor groove.

Etablierung und Anwendung von biophysikalischen und molekularbiologischen Methoden zur Untersuchung von Wirkmechanismen neuer Indol-, Carbazol- und Oligopyrrolcarboxamid-Derivate als potentielle antitumoraktive Stoffe

Im Rahmen der gezielten Suche nach neuen Leitstrukturen mit antitumoraler Wirkung werden im Arbeitskreis U. Pindur seit Jahren verschiedene Strukturvarianten der Indol-, Carbazol und Pyrrol-Reihe studiert. Durch die Vielzahl neu synthetisierter Verbindungen war es erforderlich, geeignete Screening-Verfahren für die Routineanalyse zu etablieren, die möglichst früh vielversprechende Substanzen detektieren können.Zwei bedeutsame Targets der antitumoralen Wirkstoffe sind die DNA und die Topoisomerase I. Demzufolge war es das Kernziel dieser Arbeit, in erster Linie Assay-Verfahren zu studieren und neu zu etablieren, die eine Wechselwirkung von neu-synthetisierten Verbindungen mit diesen Targets nachweisen könnten.Im Rahmen dieser Arbeit wurden vier Assay-Verfahren neu etabliert und für die Routineanwendung optimiert: die Bestimmung der DNA-Schmelztemperatur, der Ethidiumbromid-Verdrängungsassay, der Unwinding-Assay und die Bestimmung der Topoisomerase I-Hemmung.Mit diesen vier Methoden, die mit Hilfe neuer Synthesesubstanzen und bekannter Standard-Cytostatika in dieser Arbeit aufgebaut, validiert und optimiert wurden, und mit den Ergebnissen der Zytotoxizitätsbestimmung, die im National Cancer Institute durchgeführt wurde, sollten nun erste Basisinformationen zum zukünftigen Aufbau von Struktur-Wirkungsbeziehungen der im Arbeitskreis U. Pindur synthetisierten Verbindungen geliefert werden.Aus der Analyse der Problematik bei der Durchführung der Assays zur Bestimmung der Wechselwirkungen mit der DNA und der damit ermittelten Ergebnisse hat sich eine Reduktion der Lipophilie der Testverbindungen als besonders wichtig herausgestellt, denn die meisten Assays werden in wäßrigem Puffer durchgeführt.In Hinblick auf Struktur-Wirkungsbeziehungen der neu synthetisierten Verbindungen konnten ausgehend von den bisherigen Ergebnissen erste vororientierende Korrelationen zwischen den verschiedenen Assay-Daten aufgestellt werden. Allerdings konnte auf Grund der Heterogenität der rationalen Hintergründe der Testverfahren und der Heterogenität der untersuchten Stoffgruppen noch kein einheitliches weiterführendes Strukturkonzept erarbeitet werden. Lediglich bei den Pyrrolcarboxamid-Derivaten konnte unter Berücksichtigung folgender Informationen eine weitergehende Strukturoptimierung vorgenommen werden. Eine terminale Dimethylaminopropyl-Gruppe sowie mindestens zwei Pyrroleinheiten bzw. drei amidische Gruppen bei den DNA-rinnenbindenden Pyrrolcarboxamid-Ketten sind erforderlich, um eine Wechselwirkung mit der DNA zu erreichen. Der interkalierende Teil der als potentielle „Combilexine“ entwickelten Oligopyrrolcarboxamid-Derivate sollte eine große Affinität zur DNA aufweisen, sonst scheint dieser Strukturabschnitt eher einen sterischen Störeffekt bei der Bindung in die Rinnen der Seitenkette hervorzurufen.Eine Analyse der erforderlichen strukturellen Eigenschaften für die Wechselwirkung mit der Topoisomerase I war nicht möglich, denn Testverbindungen unterschiedlichster Struktur haben eine Hemmung dieses Enzyms gezeigt. Weiterhin ist keine Korrelation zwischen der DNA-Affinität und der Fähigkeit zur Hemmung der Topo I festzustellen. Dennoch konnte die zytotoxische Wirkung bei einer Vielzahl von Verbindungen mit einer Hemmung der Topoisomerase I erklärt.Auf Grund der vorliegenden Ergebnisse sollten nun weitere Verbindungen gezielter synthetisiert werden, deren Analyse mit Hilfe der im Rahmen dieser Arbeit etablierten Verfahren zur Aufklärung weiterer essentieller Punkte für die Wechselwirkung mit der DNA und den Topoisomerasen führen soll.

Design, Synthese und biologische Evaluierung von Pyrrolcarboxamiden mit Nucleobasen- oder tricyclischer Aromatenfunktion

Ausgehend von den Naturstoffen Netropsin und Distamycin A, antitumoraktiven Pyrrolcarboxamiden, die selektiv an AT-reiche Sequenzen in der kleinen Rinne (Minor-Groove) der DNA binden, sollten neue Nucleobasen- bzw. Interkalator-gekoppelte Derivate (letztere werden als „Combilexine“ bezeichnet) synthetisiert und biologisch evaluiert werden. Unter Zuhilfenahme quantenchemischer AM1-Rechnungen sollten Struktur-Wirkungs-Beziehungen abgeleitet werden. Als Grundgerüst diente die Mono- bzw. Bispyrrolcarboxamid-Einheit mit C-terminaler N,N-Dimethyl-1,3-diaminopropan-Seitenkette, die die ebenfalls basische Amidinstruktur der Leitsubstanzen imitieren sollte. Variationen erfolgten ausschließlich am N-terminalen Ende. Hierbei wurden zunächst Adenin-, Thymin- und Uracil-alkancarbonsäuren mit variabler Kettenlänge synthetisiert und über verschiedene Amidkupplungsverfahren an die Aminofunktion des Pyrrolcarboxamid-Grundgerüstes geknüpft. In Analogie hierzu folgte die Synthese von Combilexinen mit Acridon, (Nitro-)Naphthalimid und Iminostilben als Interkalatorkomponenten. Im 3. synthetischen Teil der Arbeit wurden Carbonsäure- und Sulfonylchloride des Interkalators Acridin und des Interkalators und Photosensibilisators Anthrachinon über die aliphatischen Linker ß-Alanin und -Aminobuttersäure an das Pyrrolcarboxamidgrundgerüst gebunden. Testungen von Verbindungen aller 3 Serien auf Zytotoxizität beim National Cancer Institute, USA, und DNA-Bindestudien und Topoisomerase-Hemmtests im Laboratory of Pharmacology, INSERM in Lille, Frankreich, schlossen sich an. Bei allen Verbindungen mit mindestens 3 Carboxamid-Funktionen zeigte sich gute bis ausgezeichnete DNA-Bindung; einige wiesen Topoisomerase II - Hemmung auf. Beide Parameter korrelierten allerdings nicht mit der Zytotoxizität, was vor allem an der mangelhaften Zellmembranpermeation einiger Verbindungen aufgrund zu geringer Lipophilie liegen dürfte. Quantenchemische Rechnungen ergaben ebenfalls wenige Gesetzmäßigkeiten. Ein elektronenarmer N-terminaler Rest (wie im Falle des hochpotenten Iminostilben-Derivates) scheint aber die Zytotoxizität einer Substanz ebenso wie zunehmende Linkerlänge zu begünstigen. Eine Ausnahme bilden hier die Anthrachinonderivate. Die drei zytotoxisch aktivsten Vertreter dieser Gruppe besitzen als Linker ß-Alanin, was eine aus der sonst bei Minor-Groove-Bindern üblichen Kurvature herausragende Konformation zur Folge hat. Diese ermöglicht vermutlich eine besonders gute Interaktion mit der DNA.

Molecular mechanisms of chondrocyte-specific expression on the mouse pro$\alpha$1(II) collagen gene

Type II collagen is a major chondrocyte-specific component of the cartilage extracellular matrix and it represents a typical differentiation marker of mature chondrocytes. In order to delineate cis-acting elements of the mouse pro$\alpha1$(II) collagen gene that control chondrocyte-specific expression in intact mouse embryos, we generated transgenic mice harboring chimeric constructions in which varying lengths of the promoter and intron 1 sequences were linked to a $\beta$-galactosidase reporter gene. A construction containing a 3000-bp promoter and a 3020-bp intron 1 fragment directed high levels of $\beta$-galactosidase expression specifically to chondrocytes. Successive deletions of intron 1 delineated a 48-bp fragment which targeted $\beta$-galactosidase expression to chondrocytes with the same specificity as the larger intron 1 fragment. When the Col2a1 promoter was replaced with a minimal $\beta$-globin promoter, the 48-bp intron 1 sequence was still able to target expression of the transgene to chondrocytes, specifically. Therefore a 48-bp intron 1 DNA segment of the mouse Col2a1 gene contains the necessary information to confer high-level, temporally correct, chondrocyte expression to a reporter gene in intact mouse embryos and that Col2a1 promoter sequences are dispensable for chondrocyte expression. Nuclear proteins present selectively in mouse primary chondrocytes and rat chondrosarcoma cells bind to the three putative HMG (High-Mobility-Group) domain protein binding sites in this 48-bp sequence and the chondrocyte-specific proteins likely bind the DNA through minor groove. Together, my results indicate that a 48-bp sequence in Col2a1 intron 1 controls chondrocyte-specific expression in vivo and suggest that chondrocytes contain specific nuclear proteins involved in enhancer activity. ^

Entwicklung einer real-time RT-PCR zum Nachweis von equinem Influenzavirus

Equine Influenza ist eine durch Influenza A-Viren verursachte, kontagiöse Respirationserkrankung beim Pferd. In dieser Arbeit wurde eine real-time RT-PCR in einem konservierten Abschnitt des Matrix-Segments des viralen Genoms für die schnelle und sensitive Diagnose von equinen Influenzaviren (EIV) und je eine RT-PCR Methode im Matrix- und im HA-Segment für die molekular-epidemiologische Charakterisierung der Viren entwickelt. Die Primer der real-time RT-PCR sind zu 99.4% der bekannten EIV-Sequenzen und zu 97.7% aller Influenza A-Sequenzen homolog. Die Homologie der Minor Groove Binder (MGB)-Sonde lag bei 99.3% und 99.6%. Diese hohen Werte ermöglichen die Anwendung des Assays für Influenzaviren bei anderen Spezies. Die diagnostische Eignung der Methode wurde mit Hilfe von 20 equinen, 11 porcinen sowie 2 aviären Proben verifiziert. Eine hohe Spezifität für Influenzaviren wurde experimentell und mittels Software-Simulation gezeigt. Die analytische Sensitivität des Tests lag bei 102–103 RNA-Kopien und 100–101 DNA-Kopien, was den Virusnachweis auch bei geringer Virusausscheidung ermöglicht. Alle amplifizierten EIV-Sequenzen konnten phylogenetisch den bekannten Linien zugeordnet werden.

(Table S2) Cell concentrations of individual and combined Alexandrium spp. and phylogenetic groups as obtained by qPCR assay and Utermöhl counts, as well as particulate PSP toxin concentrations from discrete water depths

Molecular methods provide promising tools for routine detection and quantification of toxic microalgae in plankton samples. To this end, novel TaqMan minor groove binding probes and primers targeting the small (SSU) or large (LSU) ribosomal subunit (rRNA) were developed for two species of the marine dinoflagellate genus Alexandrium (A. minutum, A. tamutum) and for three groups/ribotypes of the A. tamarense species complex: Group I/North American (NA), Group II/Mediterranean (ME) and Group III/Western European (WE). Primers and probes for real-time quantitative PCR (qPCR) were species-specific and highly efficient when tested in qPCR assays for cross-validation with pure DNA from cultured Alexandrium strains. Suitability of the qPCR assays as molecular tools for the detection and estimation of relative cell abundances of Alexandrium species and groups was evaluated from samples of natural plankton assemblages along the Scottish east coast. The results were compared with inverted microscope cell counts (Utermöhl technique) of Alexandrium spp. and associated paralytic shellfish poisoning (PSP) toxin concentrations. The qPCR assays indicated that A. tamarense (Group I) and A. tamutum were the most abundant Alexandrium taxa and both were highly positively correlated with PSP toxin content of plankton samples. Cells of A. tamarense (Group III) were present at nearly all stations but in low abundance. Alexandrium minutum and A. tamarense (Group II) cells were not detected in any of the samples, thereby arguing for their absence from the specific North Sea region, at least at the time of the survey. The sympatric occurrence of A. tamarense Group I and Group III gives further support to the hypothesis that the groups/ribotypes of the A. tamarense species complex are cryptic species rather than variants belonging to the same species.

A novel DNA-binding motif in MarA: The first structure for an AraC family transcriptional activator

A crystal structure for a member of the AraC prokaryotic transcriptional activator family, MarA, in complex with its cognate DNA-binding site is described. MarA consists of two similar subdomains, each containing a helix–turn–helix DNA-binding motif. The two recognition helices of the motifs are inserted into adjacent major groove segments on the same face of the DNA but are separated by only 27 Å thereby bending the DNA by ≈35°. Extensive interactions between the recognition helices and the DNA major groove provide the sequence specificity.

RNA tertiary interactions in the large ribosomal subunit: The A-minor motif

Analysis of the 2.4-Å resolution crystal structure of the large ribosomal subunit from Haloarcula marismortui reveals the existence of an abundant and ubiquitous structural motif that stabilizes RNA tertiary and quaternary structures. This motif is termed the A-minor motif, because it involves the insertion of the smooth, minor groove edges of adenines into the minor groove of neighboring helices, preferentially at C-G base pairs, where they form hydrogen bonds with one or both of the 2′ OHs of those pairs. A-minor motifs stabilize contacts between RNA helices, interactions between loops and helices, and the conformations of junctions and tight turns. The interactions between the 3′ terminal adenine of tRNAs bound in either the A site or the P site with 23S rRNA are examples of functionally significant A-minor interactions. The A-minor motif is by far the most abundant tertiary structure interaction in the large ribosomal subunit; 186 adenines in 23S and 5S rRNA participate, 68 of which are conserved. It may prove to be the universally most important long-range interaction in large RNA structures.

A Chloroplast DNA Helicase II from Pea That Prefers Fork-Like Replication Structures

A DNA helicase, called chloroplast DNA (ctDNA) helicase II, was purified to apparent homogeneity from pea (Pisum sativum). The enzyme contained intrinsic, single-stranded, DNA-dependent ATPase activity and an apparent molecular mass of 78 kD on sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. The DNA helicase was markedly stimulated by DNA substrates with fork-like replication structures. A 5′-tailed fork was more active than the 3′-tailed fork, which itself was more active than substrates without a fork. The direction of unwinding was 3′ to 5′ along the bound strand, and it failed to unwind blunt-ended duplex DNA. DNA helicase activity required only ATP or dATP hydrolysis. The enzyme also required a divalent cation (Mg2+>Mn2+>Ca2+) for its unwinding activity and was inhibited at 200 mm KCl or NaCl. This enzyme could be involved in the replication of ctDNA. The DNA major groove-intercalating ligands nogalamycin and daunorubicin were inhibitory to unwinding (Ki approximately 0.85 μm and 2.2 μm, respectively) and ATPase (Ki approximately 1.3 μm and 3.0 μm, respectively) activities of pea ctDNA helicase II, whereas ellipticine, etoposide (VP-16), and camptothecin had no effect on the enzyme activity. These ligands may be useful in further studies of the mechanisms of chloroplast helicase activities.

Cryo-negative staining reveals conformational flexibility within yeast RNA polymerase I.

The structure of the yeast DNA-dependent RNA polymerase I (RNA Pol I), prepared by cryo-negative staining, was studied by electron microscopy. A structural model of the enzyme at a resolution of 1.8 nm was determined from the analysis of isolated molecules and showed an excellent fit with the atomic structure of the RNA Pol II Delta4/7. The high signal-to-noise ratio (SNR) of the stained molecular images revealed a conformational flexibility within the image data set that could be recovered in three-dimensions after implementation of a novel strategy to sort the "open" and "closed" conformations in our heterogeneous data set. This conformational change mapped in the "wall/flap" domain of the second largest subunit (beta-like) and allows a better accessibility of the DNA-binding groove. This displacement of the wall/flap domain could play an important role in the transition between initiation and elongation state of the enzyme. Moreover, a protrusion was apparent in the cryo-negatively stained model, which was absent in the atomic structure and was not detected in previous 3D models of RNA Pol I. This structure could, however, be detected in unstained views of the enzyme obtained from frozen hydrated 2D crystals, indicating that this novel feature is not induced by the staining process. Unexpectedly, negatively charged molybdenum compounds were found to accumulate within the DNA-binding groove, which is best explained by the highly positive electrostatic potential of this region of the molecule, thus, suggesting that the stain distribution reflects the overall surface charge of the molecule.

Le motif d’empaquetage le long du sillon: une nouvelle entité structurale récurrente dans les ARN ribosomiques

La plupart des molécules d’ARN doivent se replier en structure tertiaire complexe afin d’accomplir leurs fonctions biologiques. Cependant, les déterminants d’une chaîne de polynucléotides qui sont nécessaires à son repliement et à ses interactions avec d’autres éléments sont essentiellement inconnus. L’établissement des relations structure-fonction dans les grandes molécules d’ARN passe inévitablement par l’analyse de chaque élément de leur structure de façon individuelle et en contexte avec d’autres éléments. À l’image d’une construction d’immeuble, une structure d’ARN est composée d’unités répétitives assemblées de façon spécifique. Les motifs récurrents d’ARN sont des arrangements de nucléotides retrouvés à différents endroits d’une structure tertiaire et possèdent des conformations identiques ou très similaires. Ainsi, une des étapes nécessaires à la compréhension de la structure et de la fonction des molécules d’ARN consiste à identifier de façon systématique les motifs récurrents et d’en effectuer une analyse comparative afin d’établir la séquence consensus. L’analyse de tous les cas d’empaquetage de doubles hélices dans la structure du ribosome a permis l’identification d’un nouvel arrangement nommé motif d’empaquetage le long du sillon (AGPM) (along-groove packing motif). Ce motif est retrouvé à 14 endroits dans la structure du ribosome de même qu’entre l’ARN ribosomique 23S et les molécules d’ARN de transfert liées aux sites ribosomaux P et E. Le motif se forme par l’empaquetage de deux doubles hélices via leur sillon mineur. Le squelette sucre-phosphate d’une hélice voyage le long du sillon mineur de l’autre hélice et vice versa. Dans chacune des hélices, la région de contact comprend quatre paires de bases. L’empaquetage le plus serré est retrouvé au centre de l’arrangement où l’on retrouve souvent une paire de bases GU dans une hélice interagissant avec une paire de bases Watson-Crick (WC) dans l’autre hélice. Même si la présence des paires de bases centrales GU versus WC au centre du motif augmente sa stabilité, d’autres alternatives existent pour différents représentants du motif. L’analyse comparative de trois librairies combinatoires de gènes d’AGPM, où les paires de bases centrales ont été variées de manière complètement aléatoire, a montré que le contexte structural influence l’étendue de la variabilité des séquences de nucléotides formant les paires de bases centrales. Le fait que l’identité des paires de bases centrales puisse varier suggérait la présence d’autres déterminants responsables au maintien de l’intégrité du motif. L’analyse de tous les contacts entre les hélices a révélé qu’en dehors du centre du motif, les interactions entre les squelettes sucre-phosphate s’effectuent via trois contacts ribose-ribose. Pour chacun de ces contacts, les riboses des nucléotides qui interagissent ensemble doivent adopter des positions particulières afin d’éviter qu’ils entrent en collision. Nous montrons que la position de ces riboses est modulée par des conformations spécifiques des paires de bases auxquelles ils appartiennent. Finalement, un autre motif récurrent identifié à l’intérieur même de la structure de trois cas d’AGPM a été nommé « adenosine-wedge ». Son analyse a révélé que ce dernier est lui-même composé d’un autre arrangement, nommé motif triangle-NAG (NAG-triangle). Nous montrons que le motif « adenosine-wedge » représente un arrangement complexe d’ARN composé de quatre éléments répétitifs, c’est-à-dire des motifs AGPM, « hook-turn », « A-minor » et triangle-NAG. Ceci illustre clairement l’arrangement hiérarchique des structures d’ARN qui peut aussi être observé pour d’autres motifs d’ARN. D’un point de vue plus global, mes résultats enrichissent notre compréhension générale du rôle des différents types d’interactions tertiaires dans la formation des molécules d’ARN complexes.

Structural rules for the formation of backbone-backbone interactions between closely packed RNA double helices

Les interactions entre les squelettes sucre-phosphate de nucléotides jouent un rôle important dans la stabilisation des structures tertiaires de larges molécules d’ARN. Elles sont régies par des règles particulières qui gouverne leur formation mais qui jusque là demeure quasiment inconnues. Un élément structural d’ARN pour lequel les interactions sucre-phosphate sont importantes est le motif d’empaquetage de deux doubles hélices d’ARN le long du sillon mineur. Ce motif se trouve à divers endroits dans la structure du ribosome. Il consiste en deux doubles hélices interagissant de manière à ce que le squelette sucre-phosphate de l’une se niche dans le sillon mineur de l’autre et vice versa. La surface de contact entre les deux hélices est majoritairement formée par les riboses et implique au total douze nucléotides. La présente thèse a pour but d’analyser la structure interne de ce motif et sa dépendance de stabilité résultant de l’association optimale ou non des hélices, selon leurs séquences nucléotidiques. Il est démontré dans cette thèse qu’un positionnement approprié des riboses leur permet de former des contacts inter-hélices, par l’entremise d’un choix particulier de l’identité des pairs de bases impliquées. Pour différentes pairs de bases participant à ce contact inter-hélices, l’identité optimale peut être du type Watson-Crick, GC/CG, or certaines pairs de bases non Watson-Crick. Le choix adéquat de paires de bases fournit une interaction inter-hélice stable. Dans quelques cas du motif, l’identité de certaines paires de bases ne correspond pas à la structure la plus stable, ce qui pourrait refléter le fait que ces motifs devraient avoir une liberté de formation et de déformation lors du fonctionnement du ribosome.

Vibronic Spectra of Jet-Cooled 2-Aminopurine center dot H2O Clusters Studied by UV Resonant Two-Photon Ionization Spectroscopy and Quantum Chemical Calculations

For understanding the major- and minor-groove hydration patterns of DNAs and RNAs, it is important to understand the local solvation of individual nucleobases at the molecular level. We have investigated the 2-aminopurine center dot H2O. monohydrate by two-color resonant two-photon ionization and UV/UV hole-burning spectroscopies, which reveal two isomers, denoted A and B. The electronic spectral shift delta nu of the S-1 <- S-0 transition relative to bare 9H-2-aminopurine (9H-2AP) is small for isomer A (-70 cm(-1)), while that of isomer B is much larger (delta nu = 889 cm(-1)). B3LYP geometry optimizations with the TZVP basis set predict four cluster isomers, of which three are doubly H-bonded, with H2O acting as an acceptor to a N-H or -NH2 group and as a donor to either of the pyrimidine N sites. The "sugar-edge" isomer A is calculated to be the most stable form with binding energy D-e = 56.4 kJ/mol. Isomers B and C are H-bonded between the -NH2 group and pyrimidine moieties and are 2.5 and 6.9 kJ/mol less stable, respectively. Time-dependent (TD) B3LYP/TZVP calculations predict the adiabatic energies of the lowest (1)pi pi* states of A and B in excellent agreement with the observed 0(0)(0) bands; also, the relative intensities of the A and B origin bands agree well with the calculated S-0 state relative energies. This allows unequivocal identification of the isomers. The R2PI spectra of 9H-2AP and of isomer A exhibit intense low-frequency out-of-plane overtone and combination bands, which is interpreted as a coupling of the optically excited (1)pi pi* state to the lower-lying (1)n pi* dark state. In contrast, these overtone and combination bands are much weaker for isomer B, implying that the (1)pi pi* state of B is planar and decoupled from the (1)n pi* state. These observations agree with the calculations, which predict the (1)n pi* above the (1)pi pi* state for isomer B but below the (1)pi pi* for both 9H-2AP and isomer A.

Development and validation of a real-time quantitative PCR assay for rapid identification of Bacillus anthracis in environmental samples

A real-time polymerase chain reaction (PCR) assay was developed for rapid identification of Bacillus anthracis in environmental samples. These samples often harbor Bacillus cereus bacteria closely related to B. anthracis, which may hinder its specific identification by resulting in false positive signals. The assay consists of two duplex real-time PCR: the first PCR allows amplification of a sequence specific of the B. cereus group (B. anthracis, B. cereus, Bacillus thuringiensis, Bacillus weihenstephanensis, Bacillus pseudomycoides, and Bacillus mycoides) within the phosphoenolpyruvate/sugar phosphotransferase system I gene and a B. anthracis specific single nucleotide polymorphism within the adenylosuccinate synthetase gene. The second real-time PCR assay targets the lethal factor gene from virulence plasmid pXO1 and the capsule synthesis gene from virulence plasmid pXO2. Specificity of the assay is enhanced by the use of minor groove binding probes and/or locked nucleic acids probes. The assay was validated on 304 bacterial strains including 37 B. anthracis, 67 B. cereus group, 54 strains of non-cereus group Bacillus, and 146 Gram-positive and Gram-negative bacteria strains. The assay was performed on various environmental samples spiked with B. anthracis or B. cereus spores. The assay allowed an accurate identification of B. anthracis in environmental samples. This study provides a rapid and reliable method for improving rapid identification of B. anthracis in field operational conditions.