Solvation-Driven Charge Transfer and Localization in Metal Complexes

In any physicochemical process in liquids, the dynamical response of the solvent to the solutes out of equilibrium plays a crucial role in the rates and products: the solvent molecules react to the changes in volume and electron density of the solutes to minimize the free energy of the solution, thus modulating the activation barriers and stabilizing (or destabilizing) intermediate states. In charge transfer (CT) processes in polar solvents, the response of the solvent always assists the formation of charge separation states by stabilizing the energy of the localized charges. A deep understanding of the solvation mechanisms and time scales is therefore essential for a correct description of any photochemical process in dense phase and for designing molecular devices based on photosensitizers with CT excited states. In the last two decades, with the advent of ultrafast time-resolved spectroscopies, microscopic models describing the relevant case of polar solvation (where both the solvent and the solute molecules have a permanent electric dipole and the mutual interaction is mainly dipole−dipole) have dramatically progressed. Regardless of the details of each model, they all assume that the effect of the electrostatic fields of the solvent molecules on the internal electronic dynamics of the solute are perturbative and that the solvent−solute coupling is mainly an electrostatic interaction between the constant permanent dipoles of the solute and the solvent molecules. This well-established picture has proven to quantitatively rationalize spectroscopic effects of environmental and electric dynamics (time-resolved Stokes shifts, inhomogeneous broadening, etc.). However, recent computational and experimental studies, including ours, have shown that further improvement is required. Indeed, in the last years we investigated several molecular complexes exhibiting photoexcited CT states, and we found that the current description of the formation and stabilization of CT states in an important group of molecules such as transition metal complexes is inaccurate. In particular, we proved that the solvent molecules are not just spectators of intramolecular electron density redistribution but significantly modulate it. Our results solicit further development of quantum mechanics computational methods to treat the solute and (at least) the closest solvent molecules including the nonperturbative treatment of the effects of local electrostatics and direct solvent−solute interactions to describe the dynamical changes of the solute excited states during the solvent response.

A role for TFIIH in controlling the activity of early RNA polymerase II elongation complexes

TFIIH is a multifunctional RNA polymerase II transcription factor that possesses DNA-dependent ATPase, DNA helicase, and protein kinase activities. Previous studies have established that TFIIH enters the preinitiation complex and fulfills a critical role in initiation by catalyzing ATP-dependent formation of the open complex prior to synthesis of the first phosphodiester bond of nascent transcripts. In this report, we present direct evidence that TFIIH also controls RNA polymerase II activity at a postinitiation stage of transcription, by preventing premature arrest by very early elongation complexes just prior to their transition to stably elongating complexes. Unexpectedly, we observe that TFIIH is capable of entering the transcription cycle not only during assembly of the preinitiation complex but also after initiation and synthesis of as many as four to six phosphodiester bonds. These findings shed new light on the role of TFIIH in initiation and promoter escape and reveal an unanticipated flexibility in the ability of TFIIH to interact with RNA polymerase II transcription intermediates prior to, during, and immediately after initiation.

Functionality of major histocompatibility complex class II molecules in mice doubly deficient for invariant chain and H-2M complexes

By combining two previously generated null mutations, Ii° and M°, we produced mice lacking the invariant chain and H-2M complexes, both required for normal cell-surface expression of major histocompatibility complex class II molecules loaded with the usual diverse array of peptides. As expected, the maturation and transport of class II molecules, their expression at the cell surface, and their capacity to present antigens were quite similar for cells from Ii°M° double-mutant mice and from animals carrying just the Ii° mutation. More surprising were certain features of the CD4+ T cell repertoire selected in Ii°M° mice: many fewer cells were selected than in Ii+M° animals, and these had been purged of self-reactive specificities, unlike their counterparts in Ii+M° animals. These findings suggest (i) that the peptides carried by class II molecules on stromal cells lacking H-2M complexes may almost all derive from invariant chain and (ii) that H-2M complexes edit the peptide array displayed on thymic stromal cells in the absence of invariant chain, showing that it can edit, in vivo, peptides other than CLIP.

Crystal structures of the copper and nickel complexes of RNase A: Metal-induced interprotein interactions and identification of a novel copper binding motif

We report the crystal structures of the copper and nickel complexes of RNase A. The overall topology of these two complexes is similar to that of other RNase A structures. However, there are significant differences in the mode of binding of copper and nickel. There are two copper ions per molecule of the protein, but there is only one nickel ion per molecule of the protein. Significant changes occur in the interprotein interactions as a result of differences in the coordinating groups at the common binding site around His-105. Consequently, the copper- and nickel-ion-bound dimers of RNase A act as nucleation sites for generating different crystal lattices for the two complexes. A second copper ion is present at an active site residue His-119 for which all the ligands are from one molecule of the protein. At this second site, His-119 adopts an inactive conformation (B) induced by the copper. We have identified a novel copper binding motif involving the α-amino group and the N-terminal residues.

Metal ion-mediated substrate-assisted catalysis in type II restriction endonucleases

The 2.15-Å resolution cocrystal structure of EcoRV endonuclease mutant T93A complexed with DNA and Ca2+ ions reveals two divalent metals bound in one of the active sites. One of these metals is ligated through an inner-sphere water molecule to the phosphate group located 3′ to the scissile phosphate. A second inner-sphere water on this metal is positioned approximately in-line for attack on the scissile phosphate. This structure corroborates the observation that the pro-SP phosphoryl oxygen on the adjacent 3′ phosphate cannot be modified without severe loss of catalytic efficiency. The structural equivalence of key groups, conserved in the active sites of EcoRV, EcoRI, PvuII, and BamHI endonucleases, suggests that ligation of a catalytic divalent metal ion to this phosphate may occur in many type II restriction enzymes. Together with previous cocrystal structures, these data allow construction of a detailed model for the pretransition state configuration in EcoRV. This model features three divalent metal ions per active site and invokes assistance in the bond-making step by a conserved lysine, which stabilizes the attacking hydroxide ion nucleophile.

A hyperphosphorylated form of the large subunit of RNA polymerase II is associated with splicing complexes and the nuclear matrix.

A hyperphosphorylated form of the largest subunit of RNA polymerase II (pol IIo) is associated with the pre-mRNA splicing process. Pol IIo was detected in association with a subset of small nuclear ribonucleoprotein particle and Ser-Arg protein splicing factors and also with pre-mRNA splicing complexes assembled in vitro. A subpopulation of pol IIo was localized to nuclear "speckle" domains enriched in splicing factors, indicating that it may also be associated with RNA processing in vivo. Moreover, pol IIo was retained in a similar pattern following in situ extraction of cells and was quantitatively recovered in the nuclear matrix fraction. The results implicate nuclear matrix-associated hyperphosphorylated pol IIo as a possible link in the coordination of transcription and splicing processes.

Supramolecular coordination complexes as building blocks for porous and magnetic materials

In this work, new coordination polymers based on two different classes of synthons are presented. In addition, manganese-based metallacrowns of magnetic interest are studied, both in the solid state and in solution. Firstly, functionalized bispyrazolylmethane derivatives are employed as bridging ligands for the establishment of silver-based coordination polymers; the influence of the substituent groups and of the counterions on the supramolecular packing is also investigated. Secondly, the use of metallacrown (MC) complexes as building blocks for porous coordination polymers is discussed. The design of a new metallacrown species is presented, which shows the tendency of aggregating in the solid state to form coordination polymers. Two new coordination polymers are indeed reported, of which one is the first MC-based permanently porous coordination network ever presented. The solid resists solvent evacuation and exhibits gas uptake ability. Furthermore, the isolation and characterization of a new metallacryptate species based on manganese ions is described. The metal-rich structure comprises nine Mn(II)/Mn(III) ions and presents an inverse metallacrown core subunit that binds a μ3-O2- ion. The metallacryptate is isolated in high yields and stable in solution. Lastly, a family of 3d-4f heterometallic metallacrowns is characterized in solution by means of UV-Vis spectrophotometry and of paramagnetically shifted 1H-NMR. The lanthanide-induced shifts observed in the spectra are employed to describe the molecules behaviour in solution and are qualitatively related to the magnetic properties of the compounds.

Rôle de l'isoforme p35 de la chaîne invariante humaine dans la formation et le transport de complexes de CMH II

La présentation antigénique par les molécules de classe II du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH II) est un mécanisme essentiel au contrôle des pathogènes par le système immunitaire. Le CMH II humain existe en trois isotypes, HLA-DP, DQ et DR, tous des hétérodimères composés d’une chaîne α et d’une chaîne β. Le CMH II est entre autres exprimé à la surface des cellules présentatrices d’antigènes (APCs) et des cellules épithéliales activées et a pour fonction de présenter des peptides d’origine exogène aux lymphocytes T CD4+. L’oligomérisation et le trafic intracellulaire du CMH II sont largement facilités par une chaperone, la chaîne invariante (Ii). Il s’agit d’une protéine non-polymorphique de type II. Après sa biosynthèse dans le réticulum endoplasmique (ER), Ii hétéro- ou homotrimérise, puis interagit via sa région CLIP avec le CMH II pour former un complexe αβIi. Le complexe sort du ER pour entamer son chemin vers différents compartiments et la surface cellulaire. Chez l’homme, quatre isoformes d’Ii sont répertoriées : p33, p35, p41 et p43. Les deux isoformes exprimées de manière prédominante, Iip33 et p35, diffèrent par une extension N-terminale de 16 acides aminés portée par Iip35. Cette extension présente un motif de rétention au réticulum endoplasmique (ERM) composé des résidus RXR. Ce motif doit être masqué par la chaîne β du CMH II pour permettre au complexe de quitter le ER. Notre groupe s’est intéressé au mécanisme du masquage et au mode de sortie du ER des complexes αβIi. Nous montrons ici que l’interaction directe, ou en cis, entre la chaîne β du CMH II et Iip35 dans une structure αβIi est essentielle pour sa sortie du ER, promouvant la formation de structures de haut niveau de complexité. Par ailleurs, nous démontrons que NleA, un facteur de virulence bactérien, permet d’altérer le trafic de complexes αβIi comportant Iip35. Ce phénotype est médié par l’interaction entre p35 et les sous-unités de COPII. Bref, Iip35 joue un rôle central dans la formation des complexes αβIi et leur transport hors du ER. Ceci fait d’Iip35 un régulateur clef de la présentation antigénique par le CMH II.

Réaction d’amination intramoléculaire de liens C-H à partir de N-mésyloxycarbamates catalysée par des complexes de rhodium et d’autres métaux de transition : s ynthèse verte d’oxazolidinones

La réaction d’amination de liens C-H, impliquant la transformation directe d’un lien C-H en lien C-N constitue une approche synthétique d’avenir pour la préparation de composés azotés. L’application de cette stratégie de manière intramoléculaire apparaît comme une approche puissante pour la synthèse de composés hétérocycliques. En particulier, les oxazolidinones, carbamates cycliques à cinq chaînons, constituant une nouvelle classe d’antibiotiques très prometteuse, pourraient être synthétisées par cette méthode. Il y a moins d’une dizaine d’années, notre groupe de recherche a travaillé sur le développement de méthodologies utilisant des espèces nitrènes métalliques pour l’amination intra et intermoléculaire. Les N-tosyloxycarbamates, en présence d’une base et d’un catalyseur dimère de rhodium (II) tétracarboxylate sont les précurseurs de ces espèces nitrènes métalliques, capables de faire l’insertion de liens C(sp3)-H. Dans ces travaux de thèse, nous avons travaillé sur le développement d’une méthode plus « verte » d’amination intramoléculaire. Les N-mésyloxycarbamates, plus légers que leurs homologues N-tosyloxycarbamates, ont été identifiés comme d’excellents précurseurs de nitrènes. La méthodologie développée ne nécessite que 3 mol % de dimère de rhodium Rh2(tpa)4 et de 1,5 équivalents de solution aqueuse saturée de K2CO3, le tout dans l’acétate d’éthyle et donne de bons rendements de cyclisation. Une étude de l’étendue réactionnelle a été effectuée, montrant la tolérance et les limitations de notre système catalytique : les hétéroatomes ne posent pas de problèmes hormis l’atome d’azote, qui doit être protégé afin de garantir la transformation. En outre, nous avons constaté que les liens C-H aliphatiques secondaires sont moins réactifs que les liens tertiaires. Après avoir tenté de développer des conditions réactionnelles spécifiques aux liens C-H non activés, nous avons montré la possibilité d’aminer des liens C-H propargyliques de manière chimiosélective ; la triple liaison C-C peut ensuite être dérivatisée efficacement, donnant accès à la formule saturée correspondante ainsi qu’à d’autres motifs. Dans un désir de substituer les complexes de rhodium par d’autres complexes de métaux plus abondants et moins dispendieux, nous nous sommes tournés, dans un premier temps, vers les complexes de fer et par la suite, vers les pinceurs de nickel. Les phtalocyanines de fer ont été identifiées comme étant de bons catalyseurs de l’amination intramoléculaire de N-mésyloxycarbamates. Le chlorure de phtalocyanine de fer (III), en présence d’un sel de AgBF4 et de K2CO3, dans le 1,1,2,2-tétrachloroéthane anhydre, permet l’obtention de la 4-phenyloxazolidin-2-one avec 63% de rendement. En outre, il est possible d’atteindre un rendement de 49% à partir du même substrat N-mésyloxycarbamate, par catalyse avec un pinceur de nickel de type POCN, en présence d’un sel de mésylate. Des indices sur le mécanisme des ces deux transformations ont pu être recueillis lors de la courte étude de ces systèmes.

Réaction d’amination intramoléculaire de liens C-H à partir de N-mésyloxycarbamates catalysée par des complexes de rhodium et d’autres métaux de transition : s ynthèse verte d’oxazolidinones

La réaction d’amination de liens C-H, impliquant la transformation directe d’un lien C-H en lien C-N constitue une approche synthétique d’avenir pour la préparation de composés azotés. L’application de cette stratégie de manière intramoléculaire apparaît comme une approche puissante pour la synthèse de composés hétérocycliques. En particulier, les oxazolidinones, carbamates cycliques à cinq chaînons, constituant une nouvelle classe d’antibiotiques très prometteuse, pourraient être synthétisées par cette méthode. Il y a moins d’une dizaine d’années, notre groupe de recherche a travaillé sur le développement de méthodologies utilisant des espèces nitrènes métalliques pour l’amination intra et intermoléculaire. Les N-tosyloxycarbamates, en présence d’une base et d’un catalyseur dimère de rhodium (II) tétracarboxylate sont les précurseurs de ces espèces nitrènes métalliques, capables de faire l’insertion de liens C(sp3)-H. Dans ces travaux de thèse, nous avons travaillé sur le développement d’une méthode plus « verte » d’amination intramoléculaire. Les N-mésyloxycarbamates, plus légers que leurs homologues N-tosyloxycarbamates, ont été identifiés comme d’excellents précurseurs de nitrènes. La méthodologie développée ne nécessite que 3 mol % de dimère de rhodium Rh2(tpa)4 et de 1,5 équivalents de solution aqueuse saturée de K2CO3, le tout dans l’acétate d’éthyle et donne de bons rendements de cyclisation. Une étude de l’étendue réactionnelle a été effectuée, montrant la tolérance et les limitations de notre système catalytique : les hétéroatomes ne posent pas de problèmes hormis l’atome d’azote, qui doit être protégé afin de garantir la transformation. En outre, nous avons constaté que les liens C-H aliphatiques secondaires sont moins réactifs que les liens tertiaires. Après avoir tenté de développer des conditions réactionnelles spécifiques aux liens C-H non activés, nous avons montré la possibilité d’aminer des liens C-H propargyliques de manière chimiosélective ; la triple liaison C-C peut ensuite être dérivatisée efficacement, donnant accès à la formule saturée correspondante ainsi qu’à d’autres motifs. Dans un désir de substituer les complexes de rhodium par d’autres complexes de métaux plus abondants et moins dispendieux, nous nous sommes tournés, dans un premier temps, vers les complexes de fer et par la suite, vers les pinceurs de nickel. Les phtalocyanines de fer ont été identifiées comme étant de bons catalyseurs de l’amination intramoléculaire de N-mésyloxycarbamates. Le chlorure de phtalocyanine de fer (III), en présence d’un sel de AgBF4 et de K2CO3, dans le 1,1,2,2-tétrachloroéthane anhydre, permet l’obtention de la 4-phenyloxazolidin-2-one avec 63% de rendement. En outre, il est possible d’atteindre un rendement de 49% à partir du même substrat N-mésyloxycarbamate, par catalyse avec un pinceur de nickel de type POCN, en présence d’un sel de mésylate. Des indices sur le mécanisme des ces deux transformations ont pu être recueillis lors de la courte étude de ces systèmes.

Technology assessment of automotive applications of metal-plastic laminates. Volume II. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

I. Study of the sulphides of indium. II. Study of indium (III) chloride complexes by polarographic methods,

Mode of access: Internet.

Diphenyltin(IV) complexes of the 2-quinolinecarboxaldehyde Schiff bases of S-methyl- and S-benzyldithiocarbazate (Hqaldsme and Hqaldsbz): X-ray crystal structures of Hqaldsme and two conformers of its diphenyltin(IV) complex

New organometallic tin(IV) complexes of the empirical formula Sn(NNS)Ph2Cl (NNS = anionic forms of the 2-quinolinecarboxaldehyde Schiff bases of S-methyl- and S-benzyldithiocarbazate) have been prepared and characterized by IR, electronic, I H NMR and ES mass spectroscopic techniques. The molecular structures of the 2-quinolinecarboxaldehyde Schiff base of S-methyldithiocarbazate (Hqaldsme) and its diphenyltin(IV) complex, Sn(qaldsme)Ph2Cl, have been determined by X-ray diffraction. In the solid state, the ligand remains as the thione tautomer in which the dithiocarbazate chain adopts an E,E configuration and is almost coplanar with the quinoline ring. The Sn(qaldsme)Ph2Cl complex crystallizes in two distinctly different conformationally isomeric forms, each having the same space group but different lattice parameters. X-ray analysis shows that in each polymorph, the tin atom adopts a distorted octahedral geometry with the Schiff base coordinated to it as a uninegatively charged tridentate chelating agent via the quinoline nitrogen atom, the azomethine nitrogen atom and the thiolate sulfur atom. The two phenyl groups occupy axial positions and the chloride ligand occupies the sixth coordination position of the tin atom. The deprotonated ligand adopts an E,E,Z configuration in the complex. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.