Implication des protéines WHIRLY dans la biogénèse du chloroplaste en association avec la protéine SIG6

Le mode vie autotrophique des plantes repose entièrement sur l’intégrité du chloroplaste et notamment l’étape de la biogénèse. La transcription des gènes chloroplastiques, assurée par une PEP (ARN polymérase encodée par le chloroplaste) et deux NEPs (ARN polymérase encodée par le noyau), est l’une des étapes primordiales dans le développement d’un chloroplaste photosynthétique. On distingue trois classes de gènes chloroplastiques : les gènes de classe I, transcrit par la PEP exclusivement; les gènes de classe II, transcrits par la PEP ou les NEPs; et les gènes de classe III, transcrits exclusivement par les NEPs. Pour assurer sa fonction, la PEP doit être associée à des facteurs sigmas. L’un de ceux-ci, la protéine SIG6, est un facteur sigma général et, associé à la PEP, assure la transcription de l’ensemble des gènes de classe I et II lors du développement du chloroplaste photosynthétique. Ainsi, le mutant sig6 présente un phénotype de cotylédons pâles, associé à un retard de biogénèse chloroplastique, ainsi qu’une diminution de la transcription des gènes de classe I, provoquant la diminution de la quantité de protéines de classe I. Dans le laboratoire, nous étudions les deux protéines WHIRLY chloroplastiques (WHY1 et WHY3) pour leur rôle dans le maintien de la stabilité génomique chloroplastique. Toutefois, peu de choses sont encore connues sur leur rôle potentiel dans la transcription ou la biogénèse chloroplastique. Par exemple, lorsque l’on tente de purifier la PEP, on obtient un gros complexe transcriptionnel nommé PTAC (Plastid Transcriptionally Active Chromosome) dans lequel sont retrouvées les deux protéines WHIRLY, suggérant qu’elles pourraient être impliquées dans la transcription chloroplastique. De plus, un possible rôle dans la biogénèse chloroplastique leur a été prêté, notamment chez le maïs. Dans cette étude, nous avons donc cherché à vérifier l’implication des protéines WHIRLY dans la biogénèse chloroplastique par une approche génétique de croisements entre les mutants sig6 et why1why3. Pour cela, nous avons isolé des doubles mutants sig6why1 et sig6why3, ainsi qu’un triple mutant sig6why1why3. À l’aide d’une caractérisation phénotypique et de la quantification de quelques protéines chloroplastiques, nous avons remarqué que la perte d’un des WHIRLY permet de complémenter le phénotype de cotylédons pâles du mutant sig6 et favorise l’expression normale de protéines en principe sous-exprimées dans le mutant sig6. Toutefois, la perte des deux WHIRLY ne permet pas de compenser le phénotype de cotylédons pâles et provoque l’apparition d’un phénotype persistant associé à une expression anormale des protéines chloroplastiques. Ces résultats ne peuvent être expliqués par le rôle des WHIRLY dans le maintien de la stabilité génomique chloroplastique étant donné que le triple mutant sig6why1why3 présente moins de réarrangements que le double mutant why1why3. Finalement, nous montrons que les effets de la perte d’un WHIRLY sur le mutant sig6 peuvent être mimés par l’utilisation de la rifampicine, une drogue inhibant l’ARN polymérase chloroplastique de type bactérienne (PEP). Ensemble, ces résultats démontrent donc l’implication des protéines WHIRLY chloroplastiques dans la biogénèse chloroplastique en association avec la protéine SIG6. Nous proposons un modèle selon lequel les deux protéines WHIRLY permettraient de favoriser l’activité de l’ARN polymérase de type bactérienne, notamment lors du développement du chloroplaste photosynthétique. En cas d’absence d’une des deux protéines, cette diminution partielle d’activité de la PEP favoriserait la mise en place d’un mécanisme de complémentation par le NEPs, permettant finalement de rétablir la biogénèse chloroplastique dans un mutant sig6. En l’absence des deux WHIRLY, le mécanisme de complémentation par les NEPs serait incapable de compenser la forte inhibition de la PEP, se traduisant par une aggravation du retard de développement du chloroplaste dans le mutant sig6.

Étude rétrospective des malocclusions dento-squelettiques associées à la scaphocéphalie

Introduction : La scaphocéphalie est la craniosynostose monosuturaire la plus commune (1/2000). Celle-ci est causée par la fusion prématurée de la suture sagittale. Une chirurgie corrective de la voûte crânienne peut être effectuée dans la première année de vie de l’enfant. Il n’existe actuellement aucune donnée précise dans la littérature scientifique étudiant l’occlusion chez les patients scaphocéphales, ainsi que les impacts potentiels de la chirurgie de la voûte crânienne sur celle-ci. Objectifs : L’objectif primaire de cette étude est de décrire et comparer la malocclusion dento-squelettique d’un groupe de patients scaphocéphales à une population pédiatrique normale. L’objectif secondaire est d’évaluer la différence au niveau de l’occlusion entre un sous-groupe de patients scaphocéphales ayant eu une chirurgie corrective de la voûte crânienne et un sous-groupe ne l’ayant pas eu. Méthodologie : Quatre-vingt-onze patients scaphocéphales (2-11 ans; 71 garçons) de la banque de données de la Clinique de Craniofacial du CHU Ste-Justine ont formé le groupe expérimental. Tous les patients ont eu un examen orthodontique complet et ont été suivis. Parmi ceux-ci, quarante-quatre avaient eu une chirurgie corrective de la voûte crânienne et quarante-sept n’en avaient pas eu, mais étaient suivis régulièrement à la clinique. Trente-huit (33 garçons; 17 opérés) de ces patients ont eu des radiographies céphalométriques latérales et parmi ceux-ci, un certain nombre ont reçus des suivis de croissance radiologiques. Résultats : Les valeurs cliniques de la classification dentaire, ainsi que la mesure du surplomb horizontal, ont indiqué une augmentation de la prévalence de malocclusions de classe II chez les enfants scaphocéphales. Par contre, les valeurs céphalométriques indicatrices de malocclusion squelettique de classe II (ex. : N-A perp HP, N-B perp HP, N-Pog perp HP, Wits, N-A-Pog) sont demeurées dans les limites de la normale. Certaines valeurs céphalométriques présentent une différence statistiquement significative entre les patients opérés et non opérés (ANS-PNS t2, p=0.025; /1-FH t2, p=0.028), mais ces variations individuelles ne sont pas reliées à la scaphocéphalie. Conclusion : Les enfants scaphocéphales présentent cliniquement davantage de malocclusions de classe II que les enfants normaux. Par contre, les valeurs radiologiques antéro-postérieures et transverses demeurent dans les limites de la normale. La chirurgie corrective de la voûte crânienne n’affecte également pas l’occlusion chez ces patients.

Caractérisation de stratégies stimulant l’immunité cellulaire par l’étude de la présentation antigénique d’une nanoparticule vaccinale et du blocage d’un mécanisme d’immunosuppression

Il existe plusieurs défis au développement d’une thérapie visant à stimuler l’immunité cellulaire. Dans la prévention contre certains virus et en immunothérapie du cancer, l’induction de lymphocytes T spécifiques est cependant primordiale. Dans la première partie de l’étude, nous avons porté notre attention sur la compréhension de la présentation croisée par le complexe majeur d’histocompatibilité de classe I (CMH I) médiée par des particules pseudo-virales (VLP) composées de la protéine de surface de potexvirus à laquelle nous avons ajouté un épitope de la protéine M1 du virus de l’influenza ou un épitope de la protéine gp100 du mélanome. Cette VLP se caractérise par sa capacité à stimuler, sans l’aide d’adjuvant, le système immunitaire et de présenter de façon croisée l’épitope inséré dans sa protéine de surface et ce, indépendamment de l’activité du protéasome. Nous avons, tout d’abord, comparé les propriétés de présentation antigénique croisée des VLP formées du virus de la mosaïque de la malva (MaMV) à celles des VLP du virus de la mosaïque de la papaye (PapMV). Les résultats confirment que ces propriétés sont partagées par plusieurs membres de la famille des potexvirus malgré des divergences de séquences (Hanafi et al. Vaccine 2010). De plus, nous avons procédé à des expériences pour préciser le mécanisme menant à la présentation de l’épitope inséré dans les VLP de PapMV. Les résultats nous confirment une voie vacuolaire dépendante de l’activité de la cathepsine S et de l’acidification des lysosomes pour l’apprêtement antigénique. L’induction de l’autophagie par les VLP semble également nécessaire à la présentation croisée par les VLP de PapMV. Nous avons donc établi un nouveau mécanisme de présentation croisée vacuolaire dépendant de l’autophagie (Hanafi et al. soumis Autophagy). En second lieu, en immunothérapie du cancer, il est aussi important de contrôler les mécanismes d’évasion immunitaire mis en branle par la tumeur. Nous avons spécifiquement étudié l’enzyme immunosuppressive indoleamine 2,3-dioxygénase (IDO) (revue de la littérature dans les tumeurs humaines; Hanafi et al. Clin. Can. Res 2011) et son inhibition dans les cellules tumorales. Pour ce faire, nous avons tenté d’inhiber son expression par la fludarabine, agent chimiothérapeutique précédemment étudié pour son activité inhibitrice de l’activation de STAT1 (signal transducers and activators of transcription 1). Étonnamment, nos résultats ont montré l’inhibition d’IDO dans les cellules tumorales par la fludarabine, indépendamment de l’inhibition de la phosphorylation de STAT1. Nous avons démontré que le mécanisme d’action dépendait plutôt de l’induction de la dégradation d’IDO par le protéasome (Hanafi et al. PlosOne 2014). Les travaux présentés dans cette thèse ont donc portés autant sur la compréhension d’une nouvelle plateforme de vaccination pouvant médier l’activation de lymphocytes T CD8+ cytotoxiques et sur le contrôle d’une immunosuppression établie par les cellules tumorales pour évader au système immunitaire. Ces deux grandes stratégies sont à considérer en immunothérapie du cancer et la combinaison avec d’autres thérapies déjà existantes pourra permettre une meilleure réponse clinique.

Simulation and Design of a high speed Solid State Switch for Excimer Laser

Excimerlaser sind gepulste Gaslaser, die Laseremission in Form von Linienstrahlung – abhängig von der Gasmischung – im UV erzeugen. Der erste entladungsgepumpte Excimerlaser wurde 1977 von Ischenko demonstriert. Alle kommerziell verfügbaren Excimerlaser sind entladungsgepumpte Systeme. Um eine Inversion der Besetzungsdichte zu erhalten, die notwendig ist, um den Laser zum Anschwingen zu bekommen, muss aufgrund der kurzen Wellenlänge sehr stark gepumpt werden. Diese Pumpleistung muss von einem Impulsleistungsmodul erzeugt werden. Als Schaltelement gebräuchlich sind Thyratrons, Niederdruckschaltröhren, deren Lebensdauer jedoch sehr limitiert ist. Deshalb haben sich seit Mitte der 1990iger Jahre Halbleiterschalter mit Pulskompressionsstufen auch in dieser Anwendung mehr und mehr durchgesetzt. In dieser Arbeit wird versucht, die Pulskompression durch einen direkt schaltenden Halbleiterstapel zu ersetzen und dadurch die Verluste zu reduzieren sowie den Aufwand für diese Pulskompression einzusparen. Zudem kann auch die maximal mögliche Repetitionsrate erhöht werden. Um die Belastung der Bauelemente zu berechnen, wurden für alle Komponenten möglichst einfache, aber leistungsfähige Modelle entwickelt. Da die normalerweise verfügbaren Daten der Bauelemente sich aber auf andere Applikationen beziehen, mussten für alle Bauteile grundlegende Messungen im Zeitbereich der späteren Applikation gemacht werden. Für die nichtlinearen Induktivitäten wurde ein einfaches Testverfahren entwickelt um die Verluste bei sehr hohen Magnetisierungsgeschwindigkeiten zu bestimmen. Diese Messungen sind die Grundlagen für das Modell, das im Wesentlichen eine stromabhängige Induktivität beschreibt. Dieses Modell wurde für den „magnetic assist“ benützt, der die Einschaltverluste in den Halbleitern reduziert. Die Impulskondensatoren wurden ebenfalls mit einem in der Arbeit entwickelten Verfahren nahe den späteren Einsatzparametern vermessen. Dabei zeigte sich, dass die sehr gebräuchlichen Class II Keramikkondensatoren für diese Anwendung nicht geeignet sind. In der Arbeit wurden deshalb Class I Hochspannungs- Vielschicht- Kondensatoren als Speicherbank verwendet, die ein deutlich besseres Verhalten zeigen. Die eingesetzten Halbleiterelemente wurden ebenfalls in einem Testverfahren nahe den späteren Einsatzparametern vermessen. Dabei zeigte sich, dass nur moderne Leistungs-MOSFET´s für diesen Einsatz geeignet sind. Bei den Dioden ergab sich, dass nur Siliziumkarbid (SiC) Schottky Dioden für die Applikation einsetzbar sind. Für die Anwendung sind prinzipiell verschiedene Topologien möglich. Bei näherer Betrachtung zeigt sich jedoch, dass nur die C-C Transfer Anordnung die gewünschten Ergebnisse liefern kann. Diese Topologie wurde realisiert. Sie besteht im Wesentlichen aus einer Speicherbank, die vom Netzteil aufgeladen wird. Aus dieser wird dann die Energie in den Laserkopf über den Schalter transferiert. Aufgrund der hohen Spannungen und Ströme müssen 24 Schaltelemente in Serie und je 4 parallel geschaltet werden. Die Ansteuerung der Schalter wird über hochisolierende „Gate“-Transformatoren erreicht. Es zeigte sich, dass eine sorgfältig ausgelegte dynamische und statische Spannungsteilung für einen sicheren Betrieb notwendig ist. In der Arbeit konnte ein Betrieb mit realer Laserkammer als Last bis 6 kHz realisiert werden, der nur durch die maximal mögliche Repetitionsrate der Laserkammer begrenzt war.

Development of designed site-directed pseudopeptide-peptido-mimetic immunogens as novel minimal subunit-vaccine candidates for malaria

Synthetic vaccines constitute the most promising tools for controlling and preventing infectious diseases. When synthetic immunogens are designed from the pathogen native sequences, these are normally poorly immunogenic and do not induce protection, as demonstrated in our research. After attempting many synthetic strategies for improving the immunogenicity properties of these sequences, the approach consisting of identifying high binding motifs present in those, and then performing specific changes on amino-acids belonging to such motifs, has proven to be a workable strategy. In addition, other strategies consisting of chemically introducing non-natural constraints to the backbone topology of the molecule and modifying the a-carbon asymmetry are becoming valuable tools to be considered in this pursuit. Non-natural structural constraints to the peptide backbone can be achieved by introducing peptide bond isosters such as reduced amides, partially retro or retro-inverso modifications or even including urea motifs. The second can be obtained by strategically replacing L-amino-acids with their enantiomeric forms for obtaining both structurally site-directed designed immunogens as potential vaccine candidates and their Ig structural molecular images, both having immunotherapeutic effects for preventing and controlling malaria.

3D Analysis of the TCR/pMHCII Complex Formation in Monkeys Vaccinated with the First Peptide Inducing Sterilizing Immunity against Human Malaria

T-cell receptor gene rearrangements were studied in Aotus monkeys developing high antibody titers and sterilizing immunity against the Plasmodium falciparum malaria parasite upon vaccination with the modified synthetic peptide 24112, which was identified in the Merozoite Surface Protein 2 (MSP-2) and is known to bind to HLA-DR beta 1*0403 molecules with high capacity. Spectratyping analysis showed a preferential usage of V beta 12 and V beta 6 TCR gene families in 67% of HLA-DR beta 1*0403-like genotyped monkeys. Docking of peptide 24112 into the HLA-DR beta 1*0401-HA peptide-HA1.7TCR complex containing the VDJ rearrangements identified in fully protected monkeys showed a different structural signature compared to nonprotected monkeys. These striking results show the exquisite specificity of the TCR/pMHCII complex formation needed for inducing sterilizing immunity and provide important hints for a logical and rational methodology to develop multiepitopic, minimal subunit-based synthetic vaccines against infectious diseases, among them malaria.

The postfusion structure of baculovirus gp64 supports a unified view of viral fusion machines

Viral fusion proteins mediate the merger of host and viral membranes during cell entry for all enveloped viruses. Baculovirus glycoprotein gp64 (gp64) is unusual in promoting entry into both insect and mammalian cells and is distinct from established class I and class II fusion proteins. We report the crystal structure of its postfusion form, which explains a number of gp64's biological properties including its cellular promiscuity, identifies the fusion peptides and shows it to be the third representative of a new class (III) of fusion proteins with unexpected structural homology with vesicular stomatitis virus G and herpes simplex virus type 1 gB proteins. We show that domains of class III proteins have counterparts in both class I and II proteins, suggesting that all these viral fusion machines are structurally more related than previously thought.

Ruthenium complexes of C,C '-bis(ethynyl)carboranes: an investigation of electronic interactions mediated by spherical pseudo-aromatic spacers

The complexes [Ru(1-C=C-1,10-C2B8H9)(dppe)Cp*] (3a), [Ru(1-C C-1,12-C2B10H11)(dppe)-Cp*] (3b), [{Ru(dppe)Cp*}(2){mu-1,10-(C C)(2)-1,10-C2B8H8}] (4a) and [{Ru(dppe)Cp*}(2){mu-1,12-(C C)2- 1,12-C2B10-H-10}] (4b), which form a representative series of mono- and bimetallic acetylide complexes featuring 10- and 12-vertex carboranes embedded within the dethynyl bridging ligand, have been prepared and structurally characterized. In addition, these compounds have been examined spectroscopically (UV-is-NIR, IR) in all accessible redox states. The significant separation of the two, one-electron anodic waves observed in the cyclic voltammograms of the bimetallic complexes 4a and 4b is largely independent of the nature of the electrolyte and is attributed to stabilization of the intermediate redox products [4a](+) and [4b](+) through interactions between the metal centers across a distance of ca. 12.5 angstrom. The mono-oxidized bimetallic complexes (4a](+) and [4b](+) exhibit spectroscopic properties consistent with a description of these species in terms of valence-localized (class II) mixed-valence compounds, including a unique low-energy electronic absorption band, attributed to an, IVCT-type transition that tails into the IR region. DFT calculations with model systems [4a-H](+) and [4b-H](+) featuring simplified ligand sets reproduce the observed spectroscopic data and localized electronic structures for the mixed-valence cations [4a](+) and [4b](+).

Polymer-mediated disruption of drug crystallinity

Ibuprofen (IB), a BCS Class II compound, is a highly crystalline substance with poor solubility properties. Here we report on the disruption of this crystalline structure upon intimate contact with the polymeric carrier cross-linked polyvinylpyrrolidone (PVP-CL) facilitated by low energy simple mixing. Whilst strong molecular interactions between APIs and carriers within delivery systems would be expected on melting or through solvent depositions, this is not the case with less energetic mixing. Simple mixing of the two compounds resulted in a significant decrease in the differential scanning calorimetry (DSC) melting enthalpy for IB, indicating that approximately 30% of the crystalline content was disordered. This structural change was confirmed by broadening and intensity diminution of characteristic IB X-ray powder diffractometry (PXRD) peaks. Unexpectedly, the crystalline content of the drug continued to decrease upon storage under ambient conditions. The molecular environment of the mixture was further investigated using Fourier transform infrared (FT-IR) and Fourier transform Raman (FT-Raman) spectroscopy. These data suggest that the primary interaction between these components of the physical mix is hydrogen bonding, with a secondary mechanism involving electrostatic/hydrophobic interactions through the IB benzene ring. Such interactions and subsequent loss of crystallinity could confer a dissolution rate advantage for IB. (C) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

The impact of genome defense on mobile elements in Microbotryum

Repeat induced point mutation (RIP), a mechanism causing hypermutation of repetitive DNA sequences in fungi, has been described as a ‘genome defense’ which functions to inactivate mobile elements and inhibit their deleterious effects on genome stability. Here we address the interactions between RIP and transposable elements in the Microbotryum violaceum species complex. Ten strains of M. violaceum, most of which belong to different species of the fungus, were all found to contain intragenomic populations of copia-like retrotransposons. Intragenomic DNA sequence variation among the copia-like elements was analyzed for evidence of RIP. Among species with RIP, there was no significant correlation between the frequency of RIP-induced mutations and inferred transposition rate based on diversity. Two strains of M. violaceum, from two different plant species but belonging to the same fungal lineage, contained copia-like elements with very low diversity, as would result from a high transposition rate, and these were also unique in showing no evidence of the hypermutation patterns indicative of the RIP genome defense. In this species, evidence of RIP was also absent from a Class II helitron-like transposable element. However, unexpectedly the absolute repetitive element load was lower than in other strains.

Diorganoruthenium complexes incorporating noninnocent [C6H2(CH2ER2)2-3,5]22-(E = N, P) Bis-Pincer bridging ligands: synthesis, spectroelectrochemistry, and DFT studies

The dinuclear complex [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)Ru-II(tPY)]Cl-2 (bridging PCP-PCP = 3,3',5,5'-tetrakis(diphenylphosphinomethyl)biphenyl, [C6H2(CH2PPh2)(2)-3,5](2)(2-)) was prepared via a transcyclometalation reaction of the bis-pincer ligand [PC(H)P-PC(H)P] and the Ru(II) precursor [Ru(NCN)(tpy)]Cl (NCN = [C6H3(CH2NMe2)(2)-2,6](-)) followed by a reaction with 2,2':6',2 ''-terpyridine (tpy). Electrochemical and spectroscopic properties of [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)Ru-II(tPY)]Cl-2 are compared with those of the closely related [(tpy)Ru-II(NCN-NCN)Ru-II(tpy)](PF6)(2) (NCN-NCN = [C6H2(CH2- NMe2)(2)-3,5](2)(2-)) obtained by two-electron reduction of [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)Ru-III(tpy)](PF6)(4). The molecular structure of the latter complex has been determined by single-crystal X-ray structure determination. One-electron reduction of [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)Ru-III(tpy)](PF6)(4) and one-electron oxidation of [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)RUII(tpy)]Cl-2 yielded the mixed-valence species [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)RUII(tpy)](3+) and [(tpy)Ru-III(PCP-PCP)RUII(tpy)](3+), respectively. The comproportionation equilibrium constants K-c (900 and 748 for [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)Ru-III(tpy)](4+) and [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)RUII(tpy)](2+), respectively) determined from cyclic voltammetric data reveal comparable stability of the [Ru-III-Ru-II] state of both complexes. Spectroelectrochemical measurements and near-infrared (NIR) spectroscopy were employed to further characterize the different redox states with special focus on the mixed-valence species and their NIR bands. Analysis of these bands in the framework of Hush theory indicates that the mixed-valence complexes [(tpy)Ru-III(PCP-PCP)RUII(tpy)](3+) and [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)RUII(tpy)](3+) belong to strongly coupled borderline Class II/Class III and intrinsically coupled Class III systems, respectively. Preliminary DFT calculations suggest that extensive delocalization of the spin density over the metal centers and the bridging ligand exists. TD-DFT calculations then suggested a substantial MLCT character of the NIR electronic transitions. The results obtained in this study point to a decreased metal-metal electronic interaction accommodated by the double-cyclometalated bis-pincer bridge when strong sigma-donor NMe2 groups are replaced by weak sigma-donor, pi-acceptor PPh2 groups

Making DNA without iron: induction of a manganese-dependent ribonucleotide reductase in response to iron starvation

Ribonucleotide reductases supply cells with their deoxyribonucleotides. Three enzyme types are known, classes I, II and III. Class II enzymes are anaerobic whereas class I enzymes are aerobic, and so class I and II enzymes are often produced by the same organism under opposing oxygen regimes. Escherichia coli contains two types of class I enzyme (Ia and Ib) with the Fe-dependent Ia enzyme (NrdAB) performing the major role aerobically, leaving the purpose of the Ib enzyme (NrdEF) unclear. Several papers have recently focused on the class Ib enzymes showing that they are Mn (rather than Fe) dependent and suggesting that the E. coli NrdEF may function under redox-stress conditions. A paper published in this issue of Molecular Microbiology from James Imlay's group confirms that this unexplained NrdEF Ib enzyme is Mn-dependent, but shows that it does not substitute for NrdAB during redox stress. Instead, a role during iron restriction is demonstrated. Thus, the purpose of NrdEF (and possibly other class Ib enzymes) is to enhance growth under aerobic, low-iron conditions, and to functionally replace the Fe-dependent NrdAB when iron is unavailable. This finding reveals a new mechanism by which bacteria adjust to life under iron deprivation.

Solvent-dependent modulation of metal–metal electronic interactions in a dinuclear cyanoruthenate complex: a detailed electrochemical, spectroscopic and computational study

The dinuclear complex [{Ru(CN)4}2(μ-bppz)]4− shows a strongly solvent-dependent metal–metal electronic interaction which allows the mixed-valence state to be switched from class 2 to class 3 by changing solvent from water to CH2Cl2. In CH2Cl2 the separation between the successive Ru(II)/Ru(III) redox couples is 350 mVand the IVCT band (from the UV/Vis/NIR spectroelectrochemistry) is characteristic of a borderline class II/III or class III mixed valence state. In water, the redox separation is only 110 mVand the much broader IVCT transition is characteristic of a class II mixed-valence state. This is consistent with the observation that raising and lowering the energy of the d(π) orbitals in CH2Cl2 or water, respectively, will decrease or increase the energy gap to the LUMO of the bppz bridging ligand, which provides the delocalisation pathway via electron-transfer. IR spectroelectrochemistry could only be carried out successfully in CH2Cl2 and revealed class III mixed-valence behaviour on the fast IR timescale. In contrast to this, time-resolved IR spectroscopy showed that the MLCTexcited state, which is formulated as RuIII(bppz˙−)RuII and can therefore be considered as a mixed-valence Ru(II)/Ru(III) complex with an intermediate bridging radical anion ligand, is localised on the IR timescale with spectroscopically distinct Ru(II) and Ru(III) termini. This is because the necessary electron-transfer via the bppz ligand is more difficult because of the additional electron on bppz˙− which raises the orbital through which electron exchange occurs in energy. DFT calculations reproduce the electronic spectra of the complex in all three Ru(II)/Ru(II), Ru(II)/Ru(III) and Ru(III)/Ru(III) calculations in both water and CH2Cl2 well as long as an explicit allowance is made for the presence of water molecules hydrogen-bonded to the cyanides in the model used. They also reproduce the excited-state IR spectra of both [Ru(CN)4(μ-bppz)]2– and [{Ru(CN)4}2(μ-bppz)]4− very well in both solvents. The reorganization of the water solvent shell indicates a possible dynamical reason for the longer life time of the triplet state in water compared to CH2Cl2.

Environmentally-acquired bacteria influence microbial diversity and natural innate immune responses at gut surfaces

Background: Early microbial colonization of the gut reduces the incidence of infectious, inflammatory and autoimmune diseases. Recent population studies reveal that childhood hygiene is a significant risk factor for development of inflammatory bowel disease, thereby reinforcing the hygiene hypothesis and the potential importance of microbial colonization during early life. The extent to which early-life environment impacts on microbial diversity of the adult gut and subsequent immune processes has not been comprehensively investigated thus far. We addressed this important question using the pig as a model to evaluate the impact of early-life environment on microbe/host gut interactions during development. Results: Genetically-related piglets were housed in either indoor or outdoor environments or in experimental isolators. Analysis of over 3,000 16S rRNA sequences revealed major differences in mucosa-adherent microbial diversity in the ileum of adult pigs attributable to differences in earlylife environment. Pigs housed in a natural outdoor environment showed a dominance of Firmicutes, in particular Lactobacillus, whereas animals housed in a hygienic indoor environment had reduced Lactobacillus and higher numbers of potentially pathogenic phylotypes. Our analysis revealed a strong negative correlation between the abundance of Firmicutes and pathogenic bacterial populations in the gut. These differences were exaggerated in animals housed in experimental isolators. Affymetrix microarray technology and Real-time Polymerase Chain Reaction revealed significant gut-specific gene responses also related to early-life environment. Significantly, indoorhoused pigs displayed increased expression of Type 1 interferon genes, Major Histocompatibility Complex class I and several chemokines. Gene Ontology and pathway analysis further confirmed these results.

A novel transport mechanism for MOMP in Chlamydophila pneumoniae and its putative role in immune-therapy

Major outer membrane proteins (MOMPs) of Gram negative bacteria are one of the most intensively studied membrane proteins. MOMPs are essential for maintaining the structural integrity of bacterial outer membranes and in adaptation of parasites to their hosts. There is evidence to suggest a role for purified MOMP from Chlamydophila pneumoniae and corresponding MOMP-derived peptides in immune-modulation, leading to a reduced atherosclerotic phenotype in apoE−/− mice via a characteristic dampening of MHC class II activity. The work reported herein tests this hypothesis by employing a combination of homology modelling and docking to examine the detailed molecular interactions that may be responsible. A three-dimensional homology model of the C. pneumoniae MOMP was constructed based on the 14 transmembrane β-barrel crystal structure of the fatty acid transporter from Escherichia coli, which provides a plausible transport mechanism for MOMP. Ligand docking experiments were used to provide details of the possible molecular interactions driving the binding of MOMP-derived peptides to MHC class II alleles known to be strongly associated with inflammation. The docking experiments were corroborated by predictions from conventional immuno-informatic algorithms. This work supports further the use of MOMP in C. pneumoniae as a possible vaccine target and the role of MOMP-derived peptides as vaccine candidates for immune-therapy in chronic inflammation that can result in cardiovascular events.