Tailored laminin-332 alpha3 sequence is tethered through an enzymatic linker to a collagen scaffold to promote cellular adhesion

Surface modification techniques have been used to develop biomimetic scaffolds by incorporating cell adhesion peptides, which facilitates cell adhesion, migration and proliferation. In this study, we evaluated the cell adhesion properties of a tailored laminin-332 alpha3 chain tethered to a type I collagen scaffold using microbial transglutaminase (mTGase) by incorporating transglutaminase substrate peptide sequences containing either glutamine (peptide A: PPFLMLLKGSTREAQQIVM) or lysine (peptide B: PPFLMLLKGSTRKKKKG). The degree of cross-linking was studied by amino acid analysis following proteolytic digestion and the structural changes in the modified scaffold further investigated using Fourier transform infrared spectroscopy and atomic force microscopy. Fibroblasts were used to evaluate the cellular behaviour of the functionalized collagen scaffold. mTGase supports cell growth but tethering of peptide A and peptide B to the mTGase cross-linked collagen scaffold caused a significant increase in cell proliferation when compared with native and mTGase cross-linked collagen scaffolds. Both peptides enabled cell-spreading, attachment and normal actin cytoskeleton organization with slight increase in the cell proliferation was observed in peptide A when compared with the peptide B and mTGase cross-linked scaffold. An increase in the amount of epsilon(gamma-glutamyl) lysine isopeptide was observed in peptide A conjugated scaffolds when compared with peptide B conjugated scaffolds, mTGase cross-linked scaffold without peptide. Changes in D-spacing were observed in the cross-linked scaffolds with tethered peptides. These results demonstrate that mTGase can play a bifunctional role in both conjugation of the glutamine and lysine containing peptide sequences and also in the cross-linking of the collagen scaffold, thus providing a suitable substrate for cell growth.

A polyoxometallate-tethered Ru complex as a catalyst in solventless phenyl acetylene oligomerisation

A novel compound comprising a Ru–tethered polyoxometallate Keggin anion of formula [HNEt3]+[(Ru{η5-C5H5}{PPh3}2)2(PW12O40)]− has been synthesised that shows high activity and selectivity in alkyne oligomerisation. In situ IR binding studies using CO confirmed the accessibility of the Ru centre for catalysis. Phenyl acetylene was successfully dimerised under a heterogeneous catalytic regime. Selectivity towards the (E)-enyne, not found in the homogeneous Ru(η5-C5H5)(PPh3)2Cl analogue, was achieved while retaining high a turnover frequency of 225 h−1.

American alligator swimming in the Shark River estuary

This material is based upon work supported by the National Science Foundation through the Florida Coastal Everglades Long-Term Ecological Research program under Cooperative Agreements #DBI-0620409 and #DEB-9910514. This image is made available for non-commercial or educational use only.

Swimming against the tide: A study of a youth enrichment program seeking to empower inner-city Black youth

Serious inequities in our K-12 public education system, particularly in regard to the quality of education in predominately Black inner-city schools, are well-documented in the literature (Freeman, 1998; Ross, 1998). Moreover, there is general agreement that the most effective means of ameliorating that situation is through well-thought-out after-school programs and partnership initiatives (Beck, 1993; Gardner et al., 2001). ^ The purpose of this qualitative study was to examine the programmatic interventions of a youth enrichment program for inner-city Black youth currently in place at the Overtown Youth Center (OYC) in Miami, Florida, in order to: (a) discern those factors that support its claim that it is making a difference in students’ lives, (b) explore how any such factors are implemented, and (c) determine whether its interventions have served to equalize the playing field for these youth. ^ Two primary methods of data collection were used for this study. The first was participant observation conducted over the course of two years through a partnership initiative established and led by this author. The second was through in-depth interviews of the Center’s founder, staff, and students. Secondary methods used were the recording of informal conversations and the analysis of written documents. ^ Analysis of the data yielded four features of the Center that are indispensible to the students’ growth. The center provides the youth with (a) physical and psychological safety, (b) supportive relationships, (c) exposure to cultural and educational opportunities, and (d) assistance in building self-esteem. ^ The most significant finding of the study was that OYC has been successful at making a difference in students’ lives and at increasing their aspirations to attend college. By addressing the full spectrum of their needs, the Center has given them many of the necessary tools with which to compete and thereby helped equalize their opportunities to succeed in school and in life. ^ The study also noted a number of challenges for the Center to examine. The main issues that need to be addressed more seriously are staff turnover, staff indifference, nepotism, inconsistent student attendance, and insufficient focus on racial issues and African-American-centered education. Meeting those challenges would engender even greater positive outcomes.^

Effects of ocean acidification on the swimming ability, development and biochemical responses of sand smelt larvae

Ocean acidification, recognized as a major threat to marine ecosystems, has developed into one of the fastest growing fields of research in marine sciences. Several studies on fish larval stages point to abnormal behaviours, malformations and increased mortality rates as a result of exposure to increased levels of CO2. However, other studies fail to recognize any consequence, suggesting species-specific sensitivity to increased levels of CO2, highlighting the need of further research. In this study we investigated the effects of exposure to elevated pCO2 on behaviour, development, oxidative stress and energy metabolism of sand smelt larvae, Atherina presbyter. Larvae were caught at Arrábida Marine Park (Portugal) and exposed to different pCO2 levels (control: 600 µatm, pH = 8.03; medium: 1000 µatm, pH = 7.85; high: 1800 µatm, pH = 7.64) up to 15 days, after which critical swimming speed (Ucrit), morphometric traits and biochemical biomarkers were determined. Measured biomarkers were related with: 1) oxidative stress-superoxide dismutase and catalase enzyme activities, levels of lipid peroxidation and DNA damage, and levels of superoxide anion production; 2) energy metabolism - total carbohydrate levels, electron transport system activity, lactate dehydrogenase and isocitrate dehydrogenase enzyme activities. Swimming speed was not affected by treatment, but exposure to increasing levels of pCO2 leads to higher energetic costs and morphometric changes, with larger larvae in high pCO2 treatment and smaller larvae in medium pCO2 treatment. The efficient antioxidant response capacity and increase in energetic metabolism only registered at the medium pCO2 treatment may indicate that at higher pCO2 levels the capacity of larvae to restore their internal balance can be impaired. Our findings illustrate the need of using multiple approaches to explore the consequences of future pCO2 levels on organisms.

Last-step enzymatic [18F]-fluorination of cysteine-tethered RGD peptides using modified Barbas linkers

Acknowledgements We thank the Engineering and Physical Sciences Research Council, UK, for a research grant. Funded by Engineering and Physical Sciences Research Council, UK

US women's Olympic swimming team

General note: Title and date provided by Bettye Lane.

Novel surface-tethered estrogen polymeric platforms in cardiovascular regenerative medicine

L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.

Novel surface-tethered estrogen polymeric platforms in cardiovascular regenerative medicine

L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.

Seawater carbonate chemistry and sperm swimming speed of the polychaete Galeolaria caespitosa in lab experiment

The rapidity of ocean acidification intensifies selection pressure for resilient phenotypes, particularly during sensitive early life stages. The scope for selection is greater in species with greater within-species variation in responses to changing environments, thus enhancing the potential for adaptation. We investigated among-male variation in sperm swimming responses (percent motility and swimming speeds) of the serpulid polychaete Galeolaria caespitosa to near- (delta pH 0.3) and far-future ocean acidification (delta pH 0.5). Responses of sperm swimming to acidification varied significantly among males and were overall negative. Robust sperm swimming behavior under near-future ocean acidification in some males may ameliorate climate change impacts, if traits associated with robustness are heritable, and thereby enhance the potential for adaptation to far-future conditions. Reduced sperm swimming in the majority of male G. caespitosa may decrease their fertilization success in a high CO2 future ocean. Resultant changes in offspring production could affect recruitment success and population fitness downstream.

Seawater carbonate chemistry and sperm swimming speed, fertilization success of the Australasian sea urchin Heliocidaris erythrogramma in lab experiment

Background: Climate change will lead to intense selection on many organisms, particularly during susceptible early life stages. To date, most studies on the likely biotic effects of climate change have focused on the mean responses of pooled groups of animals. Consequently, the extent to which inter-individual variation mediates different selection responses has not been tested. Investigating this variation is important, since some individuals may be preadapted to future climate scenarios. Methodology/Principal Findings: We examined the effect of CO2-induced pH changes ("ocean acidification") in sperm swimming behaviour on the fertilization success of the Australasian sea urchin Heliocidaris erythrogramma, focusing on the responses of separate individuals and pairs. Acidification significantly decreased the proportion of motile sperm but had no effect on sperm swimming speed. Subsequent fertilization experiments showed strong inter-individual variation in responses to ocean acidification, ranging from a 44% decrease to a 14% increase in fertilization success. This was partly explained by the significant relationship between decreases in percent sperm motility and fertilization success at delta pH = 0.3, but not at delta pH = 0.5. Conclusions and Significance: The effects of ocean acidification on reproductive success varied markedly between individuals. Our results suggest that some individuals will exhibit enhanced fertilization success in acidified oceans, supporting the concept of 'winners' and 'losers' of climate change at an individual level. If these differences are heritable it is likely that ocean acidification will lead to selection against susceptible phenotypes as well as to rapid fixation of alleles that allow reproduction under more acidic conditions. This selection may ameliorate the biotic effects of climate change if taxa have sufficient extant genetic variation upon which selection can act.