Expression, production, and renaturation of a functional single-chain variable antibody fragment (scFv) against human ICAM-1

Intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) is an important factor in the progression of inflammatory responses in vivo. To develop a new anti-inflammatory drug to block the biological activity of ICAM-1, we produced a monoclonal antibody (Ka=4.19×10−8 M) against human ICAM-1. The anti-ICAM-1 single-chain variable antibody fragment (scFv) was expressed at a high level as inclusion bodies in Escherichia coli. We refolded the scFv (Ka=2.35×10−7 M) by ion-exchange chromatography, dialysis, and dilution. The results showed that column chromatography refolding by high-performance Q Sepharose had remarkable advantages over conventional dilution and dialysis methods. Furthermore, the anti-ICAM-1 scFv yield of about 60 mg/L was higher with this method. The purity of the final product was greater than 90%, as shown by denaturing gel electrophoresis. Enzyme-linked immunosorbent assay, cell culture, and animal experiments were used to assess the immunological properties and biological activities of the renatured scFv.

Development of an alternative technology for the oyster mushroom production using liquid inoculum

Pleurotus ostreatus, worldwide known as oyster mushroom, was cultivated in banana straw using inocula produced by two different processes - liquid inoculum and the traditionally used solid inoculum. Different ratios (5, 10, 15, and 20%) were tested. Biological efficiency, yield, productivity, organic matter loss, and moisture of fruiting bodies as well as physical-chemical characteristics of banana straw were studied. Significant differences were observed for cellulose, lignin, and hemicellulose content between one and two harvests for both solid and liquid inocula. It was observed that P. ostreatus growth promoted higher degradation of lignin (80.36%), followed by hemicellulose (78.64%) and cellulose (60.37%). Significant differences between one and two harvests were also observed for the production parameters (biological efficiency and yield) for both kinds of inocula, liquid and solid. However, significant differences in productivity between harvests were observed only for solid inoculum.

Production and characterization of lipid microparticles produced by spray cooling encapsulating a low molar mass hydrophilic compound

The objective of this research was to produce and characterize lipid particles (MpLs) that may be used as carriers of high amounts of hydrophilic core and evaluate the influence of the core amount on the performance of lipid microparticles. The MpLs were produced by spray cooling from solid and liquid lipid mixtures (stearic and oleic fatty acids and partly hydrogenated vegetable fat) containing glucose solution as core and soy lecithin as surfactant. The performance of MpLs was evaluated by means of the effective amount of encapsulated core, the core amount present on the surface of MpLs (superficial glucose) and the core release profile in aqueous solution. Morphological observations showed that MpLs presented spherical shape and a rugged and continuous surface, and an average diameter between 25 and 32 µm. The effective amount of encapsulated core was greater than 78% for all formulations evaluated. Larger amounts of superficial glucose were found in formulations in which more concentrated glucose solutions were used, regardless of the glucose lipid-solution ratio. The release results showed that core retention was significantly influenced by the glucose solution concentration, whereas release modulation was influenced by the glucose lipid-solution ratio.

Production and partial characterization of alkaline polygalacturonase secreted by thermophilic Bacillus sp. SMIA-2 under submerged culture using pectin and corn steep liquor

Polygalacturonase production by the thermophilic Bacillus sp. SMIA-2 cultivated in liquid cultures containing 0.5% (w/v) apple pectin and supplemented with 0.3% (w/v) corn steep liquor, reached its maximum after 36 hours with levels of 39 U.mL-1. The increase in apple pectin and corn steep liquor concentrations in the medium from 0.5 and 0.3%, respectively, to 0.65%, markedly affected the production of polygalacturonase, whose activity increased four times, reaching a maximum of 150.3 U.mL-1. Studies on polygalacturonase characterization revealed that the optimum temperature of this enzyme was between 60-70 °C. Thermostability profile indicated that the enzyme retained about 82 and 63% of its activity at 60 and 70 °C, respectively, after 2 hours of incubation. The optimum pH of the enzyme was found to be 10.0. After incubation of crude enzyme solution at room temperature for 2 hours at pH 8.0, a decrease of about 29% on its original activity was observed. At pH 10.0, the decrease was 25%.

Simultaneous α-amylase and protease production by the soil bacterium Bacillus sp. SMIA-2 under submerged culture using whey protein concentrate and corn steep liquor: compatibility of enzymes with commercial detergents

Protease and α-amylase production by a thermophilic Bacillus sp. SMIA-2 cultivated in liquid cultures containing 0.25% (w/v) starch as a carbon source reached a maximum at 18 hours (47 U.mg-1 Protein) and 36 hours (325 U.mg-1 Protein), respectively. Culture medium supplementation with whey protein concentrate (0.1%, w/v) and corn steep liquor (0.3%, w/v) not only improved the production of both enzymes but also enabled them to be produced simultaneously. Under these conditions, α-amylase and protease production reached a maximum in 18 hours with levels of 401 U.mg-1 protein and 78 U.mg-1 protein, respectively. The compatibility of the enzymes produced with commercial laundry detergent was investigated. In the presence of Campeiro® detergent, α-amylase activity increased while protease activity decreased by about 27%. These enzymes improved the cleaning power of Campeiro® detergent since they were able to remove egg yolk and tomato sauce stains when used in this detergent.

Development and validation of a method for detection and quantification of ochratoxin A in green coffee using liquid chromatography coupled to mass spectrometry

A method using Liquid Chromatography Tanden Mass Spectrometry (LC-MS/MS) with matrix-matched calibration curve was developed and validated for determining ochratoxin A (OTA) in green coffee. Linearity was found between 3.0 and 23.0 ng.g-1. Mean recoveries ranged between 90.45% and 108.81%; the relative standard deviation under repeatability and intermediate precision conditions ranged from 5.39% to 9.94% and from 2.20% to 14.34%, respectively. The limits of detection and quantification were 1.2 ng.g-1 and 3.0 ng.g-¹, respectively. The method developed was suitable and contributed to the field of mycotoxin analysis, and it will be used for future production of the Certified Reference Material (CRM) for OTA in coffee.

Effects of sample solvent composition and injection volume on chromatographic peak profiles of methyl w- benzimidazolecarbamate and 3-butyl1-2,4-dioxo[1,2-a]-s- triazinobenzimidazole in RP-HPLC

The effects of sample solvent composition and the injection volume, on the chromatographic peak profiles of two carbamate derivatives, methyl 2-benzimidazolecarbamate (MBC) and 3-butyl-2,4-dioxo[1,2-a]-s-triazinobenzimidazole (STB), were studied using reverse phase high performance liquid chromatograph. The study examined the effects of acetonitrile percentage in the sample solvent from 5 to 50%, effects of methanol percentage from 5 to 50%, effects of pH increase from 4.42 to 9.10, and effect of increasing buffer concentration from ° to 0.12M. The effects were studied at constant and increasing injection mass and at four injection volumes of 10, 50, 100 and 200 uL. The study demonstrated that the amount and the type of the organic solvents, the pH, and the buffer strength of the sample solution can have a pronounced effect on the peak heights, peak widths, and retention times of compounds analysed. MBC, which is capable of intramolecular hydrogen bonding and has no tendency to ionize, showed a predictable increase .in band broadening and a decrease in retention times at higher eluting strengths of the sample solvent. STB, which has a tendency to ionize or to strongly interact with the sample solvent, was influenced in various ways by the changes in ths sample solvent composition. The sample solvent effects became more pronounced as the injection volume increased and as the percentage of organic solvent in the sample solution became greater. The peak height increases for STB at increasing buffer concentrations became much more pronounced at higher analyte concentrations. It was shown that the widely accepted procedure of dissolving samples in the mobile phase does not yield the most efficient chromatograms. For that reason samples should be dissolved in the solutions with higher aqueous content than that of the mobile phase whenever possible. The results strongly recommend that all the samples and standards, regardless whether the standards are external or internal, be analysed at a constant sample composition and a constant injection volume.

The production of 4-adminobutyrate in response to treatments reducing cytosolic pH and the regulation of intracellular pH

GABA (4-aminobutyrate) is synthesized through the decarboxylation of LGlu- (L-Glu-+ H+ ---> GABA + C02), and compared to many free amino acids is present in high concentrations in plant cells. GABA levels rise rapidly and dramatically in response to varied stress conditions including anaerobiosis. Recent papers suggest that GABA production and associated H+ consumption are parts of a metabolic pH-stat mechanism which ameliorates the intracellular pH decline associated with anaerobiosis or other treatments. To test this hypothesis GABA production and efflux have been measured in isolated Asparagus sprengeri cells in response to three treatments which potentially cause intracellular acidification. Acid loads were imposed using 60 min of (i) anaerobiosis, (ii) H+/LGlu- cotransport, and (iii) treatment with permeant weak acids (butyric, acetic and propionic). Both intra- and extracellular GABA concentrations increased more than 100% after anaerobiosis, almost 1000% after H+/L-Glu- cotransport (light or dark) and almost 5000/0 after addition of 5 mM butyric acid at pH 5.0. HPLC analysis of amino acids indicates that as GABA concentrations increased in response to butyric acid addition, glutamate concentrations decreased. Time-course studies demonstrated that added butyric acid stimulates GABA production by 2800/0 within 15 seconds. A fluorescent determination of cytosolic pH indicates that addition of butyric or other weak acids resulted in a rapid reduction in cytosolic pH of 0.6 pH units. The half time for the response to butyric acid addition is 2.1 seconds, indicating that the decline in cytosolic pH is rapid enough to account for the rapid stimulation of GABA production. The acid load in response to butyric acid addition was assayed by measurements of 14C-butyric acid uptake. Calculations indicate that GABA production accounted for 45% of the imposed acid load. The biological significance of GABA efflux is not yet understood. The results support the original hypothesis suggesting a role for GABA production in cellular pH regulation.

Electrospinning and characterization of self-assembled inclusion complexies

L’électrofilage est une technique permettant de fabriquer des fibres polymériques dont le diamètre varie entre quelques nanomètres et quelques microns. Ces fibres ont donc un rapport surface/volume très élevé. Les fibres électrofilées pourraient trouver des applications dans le relargage de médicaments et le génie tissulaire, comme membranes et capteurs chimiques, ou dans les nanocomposites et dispositifs électroniques. L’électrofilage était initialement utilisé pour préparer des toiles de fibres désordonnées, mais il est maintenant possible d’aligner les fibres par l’usage de collecteurs spéciaux. Cependant, il est important de contrôler non seulement l’alignement macroscopique des fibres mais aussi leur orientation au niveau moléculaire puisque l’orientation influence les propriétés mécaniques, optiques et électriques des polymères. Les complexes moléculaires apparaissent comme une cible de choix pour produire des nanofibres fortement orientées. Dans les complexes d’inclusion d’urée, les chaînes polymères sont empilées dans des canaux unidimensionnels construits à partir d’un réseau tridimensionnel de molécules d’urée liées par des ponts hydrogène. Ainsi, les chaînes polymère sonts très allongées à l’échelle moléculaire. Des nanofibres du complexe PEO-urée ont été préparées pour la première fois par électrofilage de suspensions et de solutions. Tel qu’attendu, une orientation moléculaire inhabituellement élevée a été observée dans ces fibres. De tels complexes orientés pourraient être utilisés à la fois dans des études fondamentales et dans la préparation de matériaux hiérarchiquement structurés. La méthode d’électrofilage peut parfois aussi être utilisée pour préparer des matériaux polymériques métastables qui ne peuvent pas être préparés par des méthodes conventionnelles. Ici, l’électrofilage a été utilisé pour préparer des fibres des complexes stables (α) et "métastables" (β) entre le PEO et l’urée. La caractérisation du complexe β, qui était mal connu, révèle un rapport PEO:urée de 12:8 appartenant au système orthorhombique avec a = 1.907 nm, b = 0.862 nm et c = 0.773 nm. Les chaînes de PEO sont orientées selon l’axe de la fibre. Leur conformation est significativement affectée par les ponts hydrogène. Une structure en couches a été suggérée pour la forme β, plutôt que la structure conventionnelle en canaux adoptée par la forme α. Nos résultats indiquent que le complexe β est thermodynamiquement stable avant sa fonte et peut se transformer en forme α et en PEO liquide par un processus de fonte et recristallisation à 89 ºC. Ceci va dans le sens contraire aux observations faites avec le complexe β obtenu par trempe du complexe α fondu. En effet, le complexe β ainsi obtenu est métastable et contient des cristaux d’urée. Il peut subir une transition de phases cinétique solide-solide pour produire du complexe α dans une vaste gamme de températures. Cette transition est induite par un changement de conformation du PEO et par la formation de ponts hydrogène intermoléculaires entre l’urée et le PEO. Le diagramme de phases du système PEO-urée a été tracé sur toute la gamme de compositions, ce qui a permis d’interpréter la formation de plusieurs mélanges qui ne sont pas à l’équilibre mais qui sont été observés expérimentalement. La structure et le diagramme de phases du complexe PEO-thiourée, qui est aussi un complexe très mal connu, ont été étudiés en détail. Un rapport molaire PEO :thiourée de 3:2 a été déduit pour le complexe, et une cellule monoclinique avec a = 0.915 nm, b = 1.888 nm, c = 0.825 nm et β = 92.35º a été déterminée. Comme pour le complexe PEO-urée de forme β, une structure en couches a été suggérée pour le complexe PEO-thiourée, dans laquelle les molécules de thiourée seraient disposées en rubans intercalés entre deux couches de PEO. Cette structure en couches pourrait expliquer la température de fusion beaucoup plus faible des complexes PEO-thiourée (110 ºC) et PEO-urée de forme β (89 ºC) en comparaison aux structures en canaux du complexe PEO-urée de forme α (143 ºC).

Synthèse et caractérisation physicochimique de peptides de polyglutamines

Neuf maladies neurodégénératives sont le produit de l’expression de gènes mutés, dans lesquels le codon CAG est répété au-delà d’un seuil pathologique. Ceci produit des protéines mutantes dans lesquelles sont insérés des segments de polyglutamines (polyGln), qui perdent leur activité et acquièrent une nouvelle fonction, ce qui est toxique pour le neurone. Ces altérations sont attribuables aux propriétés particulières de la polyGln. En effet, ces dernières possèdent la capacité de s’assembler pour former des corps d’inclusion intracellulaires. Cette propension à l’agrégation de la polyGln rend difficile l’étude de ces pathologies. C’est ainsi que l’utilisation de peptides peut s’avérer une approche avantageuse. Toutefois, la synthèse de polyGln est associée à de nombreuses délétions et nécessite l’ajout de groupements chargés afin de permettre leur purification. Cependant, ce prérequis donne lieu à des interactions électrostatiques qui biaisent la structure et la cinétique d’agrégation de ces peptides, en plus d’interférer avec l’évaluation d’éventuels agents thérapeutiques. L’objectif du projet est de développer un système permettant l’étude de la polyGln en s’affranchissant des effets de charges. Pour ce faire, deux approches ont été explorées, la première utilise la polyGln non chargée et la seconde utilise une structure polyGln-morpholine ayant des charges labiles en fonction du pH. Ces peptides ont été produits en utilisant une approche linéaire de synthèse peptidique sur support solide avec protection maximale des chaînes latérales. La purification a été effectuée par chromatographie de haute performance en phase inverse en milieu acide. Ces stratégies ont permis de produire des peptides de polyGln de grande pureté avec des rendements acceptables. Une procédure de solubilisation des peptides alliant sonication et lyophilisation a été développée afin d’étudier chacun de ces peptides à l’aide de diverses techniques physicochimiques, telles que la diffusion de la lumière, la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, Raman et UV-visible, le dichroïsme circulaire et la microscopie optique polarisée. La polyGln non chargée solubilisée dans le trifluoroéthanol-eau a montré que la taille des particules et la vitesse d’agrégation sont proportionnelles à la fraction volumique en eau. De plus, la structure secondaire en solution est à prédominance alpha et semble être peu sensible à la fraction d’eau jusqu’à un certain seuil (25%) après lequel la structure aléatoire prédomine. L’analyse des agrégats à l’état solide montre des structures hélicoïdales > aléatoires et ont les caractéristiques des fibrilles amyloïdes. Le peptide de polyGln-morpholines a un pKa de 7,3 en milieu aqueux. Il demeure en solution lorsque le pH < pKa et à faible force ionique, alors qu’il s’autoassemble lorsque ces conditions ne sont pas respectées. Ceci suggère que la répulsion électrostatique est responsable de la stabilisation du peptide en solution. La dimension fractale nous indique que le peptide forme des agrégats compacts dont les constituants ont une taille de 2,5 nm, compatibles avec une conformation aléatoire compacte, en coude bêta ou hélicoïdale. Ceci est en accord avec l’étude structurale des peptides en solution qui a montré des espèces aléatoires > bêta > alpha. De plus, en RMN, l’élargissement des signaux du 1Hγ en cours d’agrégation suggère une interaction via les chaînes latérales. Les analyses en phase solide ont plutôt montré une prédominance de structures bêta et alpha. L’inhibition de l’agrégation à pH 8 varie selon rouge de Congo > tréhalose, alors que le peptide liant la polyGln 1 et la thioflavine T ne semble pas avoir d’effet. Ces approches ont donc permis pour la première fois de s’affranchir des effets de charges auparavant inhérents à l’étude de la polyGln en solution et par conséquent d’obtenir des informations inédites quant à la solubilité, la structure et la cinétique d’agrégation. Enfin, le dispositif à charges labiles permet d’évaluer l’efficacité d’éventuels agents thérapeutiques à pH quasi physiologique.

Regulation of lipocalin prostaglandin-D synthase expression by interleukin-1β in human chondrocytes

L'arthrose est une maladie multifactorielle complexe. Parmi les facteurs impliqués dans sa pathogénie, les certains prostaglandines exercent un rôle inflammatoire et d’autres un rôle protecteur. La prostaglandine D2 (PGD2) est bien connue comme une PG anti-inflammatoire, qui est régulée par l’enzyme «Lipocalin prostaglandine D-synthase». Avec l’inflammation de l'arthrose, les chondrocytes essaient de protéger le cartilage en activant certaines voies de récupération dont l'induction du gène L-PGDS. Dans cette étude, nous étudions la voie de signalisation impliquée dans la régulation de l'expression du (L-PGDS) sur les chondrocytes traités avec différents médiateurs inflammatoires. Le but de projet: Nous souhaitons étudier la régulation de la L-PGDS dans le but de concevoir des approches thérapeutiques qui peuvent activer la voie intrinsèque anti-inflammatoire. Méthode et conclusions: In vivo, l'arthrose a été suivie en fonction de l’âge chez la souris ou chirurgicalement suivant une intervention au niveau des genoux de souris. Nous avons confirmé les niveaux d’expression de L-PGDS histologiquement et par immunohistochimie. In vitro, dans les chondrocytes humains qui ont été traités avec différents médiateurs de l'inflammation, nous avons observé une augmentation de l’expression de la L-PGDS dose et temps dépendante. Nous avons montré, in vivo et in vitro que l’inflammation induit une sécrétion chondrocytaire de la L-PGDS dans le milieu extracellulaire. Enfin, nous avons observé la production de différentes isoformes de la L-PGDS en réponse à l'inflammation.

Photoacoustic studies on thermal parameters of liquid crystal mixtures

Complete thermal characterization of liquid crystal mixtures in the smectic phase consisting of various relative volume fractions of cholesterol and 1-hexadecanol have been carried out using the photoacoustic technique. Thermal diffusivity values of these liquid crystal mixtures are evaluated using the open cell photoacoustic technique whereas the thermal effusivity value is measured using the conventional photoacoustic technique. From the measured values of these transient thermophysical parameters, the thermal conductivity and heat capacity of the sample under investigation are calculated. Analyses of the results show that all the thermophysical parameters depend strongly on the volume fraction of the constituents. Results are interpreted in terms of enhanced hydrogen bonding and the consequent enhancement in cohesive thermal energy transport with increasing volume fraction of 1-hexadecanol

Photoacoustic studies on thermal parameters of liquid crystal mixtures

Complete thermal characterization of liquid crystal mixtures in the smectic phase consisting of various relative volume fractions of cholesterol and 1-hexadecanol have been carried out using the photoacoustic technique. Thermal diffusivity values of these liquid crystal mixtures are evaluated using the open cell photoacoustic technique whereas the thermal effusivity value is measured using the conventional photoacoustic technique. From the measured values of these transient thermophysical parameters, the thermal conductivity and heat capacity of the sample under investigation are calculated. Analyses of the results show that all the thermophysical parameters depend strongly on the volume fraction of the constituents. Results are interpreted in terms of enhanced hydrogen bonding and the consequent enhancement in cohesive thermal energy transport with increasing volume fraction of 1-hexadecanol

Photoacoustic studies on thermal parameters of liquid crystal mixtures

Complete thermal characterization of liquid crystal mixtures in the smectic phase consisting of various relative volume fractions of cholesterol and 1-hexadecanol have been carried out using the photoacoustic technique. Thermal diffusivity values of these liquid crystal mixtures are evaluated using the open cell photoacoustic technique whereas the thermal effusivity value is measured using the conventional photoacoustic technique. From the measured values of these transient thermophysical parameters, the thermal conductivity and heat capacity of the sample under investigation are calculated. Analyses of the results show that all the thermophysical parameters depend strongly on the volume fraction of the constituents. Results are interpreted in terms of enhanced hydrogen bonding and the consequent enhancement in cohesive thermal energy transport with increasing volume fraction of 1-hexadecanol