Characterization of Endoproteolytic Processing of Dynorphins by Proprotein Convertases using Mouse Spinal Cord S9 Fractions and Mass Spectrometry

Dynorphins are important neuropeptides with a central role in nociception and pain alleviation. Many mechanisms regulate endogenous dynorphin concentrations, including proteolysis. Proprotein convertases (PCs) are widely expressed in the central nervous system and specifically cleave at C-terminal of either a pair of basic amino acids, or a single basic residue. The proteolysis control of endogenous Big Dynorphin (BDyn) and Dynorphin A (Dyn A) levels has a profound impact on pain perception and the role of PCs remain unclear. The objective of this study was to decipher the role of PC1 and PC2 in the proteolysis control of BDyn and Dyn A levels using cellular fractions of spinal cords from wild type (WT), PC1-/+ and PC2-/+ animals and mass spectrometry. Our results clearly demonstrate that both PC1 and PC2 are involved in the proteolysis regulation of BDyn and Dyn A with a more important role for PC1. C-terminal processing of BDyn generates specific peptide fragments Dynorphin 1-19, Dynorphin 1-13, Dynorphin 1-11 and Dynorphin 1-7 and C-terminal processing of Dyn A generates Dynorphin 1-13, Dynorphin 1-11 and Dynorphin 1-7, all these peptide fragments are associated with PC1 or PC2 processing. Moreover, proteolysis of BDyn leads to the formation of Dyn A and Leu-Enk, two important opioid peptides. The rate of formation of both is significantly reduced in cellular fractions of spinal cord mutant mice. As a consequence, even partial inhibition of PC1 or PC2 may impair the endogenous opioid system.

Co-encapsulation of enzymes and antibodies for chemical deactivation of pathogens on paper

Le papier bioactif est obtenu par la modification de substrat du papier avec des biomolécules et des réactifs. Ce type de papier est utilisé dans le développement de nouveaux biocapteurs qui sont portables, jetables et économiques visant à capturer, détecter et dans certains cas, désactiver les agents pathogènes. Généralement les papiers bioactifs sont fabriqués par l’incorporation de biomolécules telles que les enzymes et les anticorps sur la surface du papier. L’immobilisation de ces biomolécules sur les surfaces solides est largement utilisée pour différentes applications de diagnostic comme dans immunocapteurs et immunoessais mais en raison de la nature sensible des enzymes, leur intégration au papier à grande échelle a rencontré plusieurs difficultés surtout dans les conditions industrielles. Pendant ce temps, les microcapsules sont une plate-forme intéressante pour l’immobilisation des enzymes et aussi assez efficace pour permettre à la fonctionnalisation du papier à grande échelle car le papier peut être facilement recouvert avec une couche de telles microcapsules. Dans cette étude, nous avons développé une plate-forme générique utilisant des microcapsules à base d’alginate qui peuvent être appliquées aux procédés usuels de production de papier bioactif et antibactérien avec la capacité de capturer des pathogènes à sa surface et de les désactiver grâce à la production d’un réactif anti-pathogène. La conception de cette plate-forme antibactérienne est basée sur la production constante de peroxyde d’hydrogène en tant qu’agent antibactérien à l’intérieur des microcapsules d’alginate. Cette production de peroxyde d’hydrogène est obtenue par oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase encapsulée à l’intérieur des billes d’alginate. Les différentes étapes de cette étude comprennent le piégeage de la glucose oxydase à l’intérieur des microcapsules d’alginate, l’activation et le renforcement de la surface des microcapsules par ajout d’une couche supplémentaire de chitosan, la vérification de la possibilité d’immobilisation des anticorps (immunoglobulines G humaine comme une modèle d’anticorps) sur la surface des microcapsules et enfin, l’évaluation des propriétés antibactériennes de cette plate-forme vis-à-vis l’Escherichia coli K-12 (E. coli K-12) en tant qu’un représentant des agents pathogènes. Après avoir effectué chaque étape, certaines mesures et observations ont été faites en utilisant diverses méthodes et techniques analytiques telles que la méthode de Bradford pour dosage des protéines, l’électroanalyse d’oxygène, la microscopie optique et confocale à balayage laser (CLSM), la spectrométrie de masse avec désorption laser assistée par matrice- temps de vol (MALDI-TOF-MS), etc. Les essais appropriés ont été effectués pour valider la réussite de modification des microcapsules et pour confirmer à ce fait que la glucose oxydase est toujours active après chaque étape de modification. L’activité enzymatique spécifique de la glucose oxydase après l’encapsulation a été évaluée à 120±30 U/g. Aussi, des efforts ont été faits pour immobiliser la glucose oxydase sur des nanoparticules d’or avec deux tailles différentes de diamètre (10,9 nm et 50 nm) afin d’améliorer l’activité enzymatique et augmenter l’efficacité d’encapsulation. Les résultats obtenus lors de cette étude démontrent les modifications réussies sur les microcapsules d’alginate et aussi une réponse favorable de cette plate-forme antibactérienne concernant la désactivation de E. coli K-12. La concentration efficace de l’activité enzymatique afin de désactivation de cet agent pathogénique modèle a été déterminée à 1.3×10-2 U/ml pour une concentration de 6.7×108 cellules/ml de bactéries. D’autres études sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de l’anticorps immobilisé dans la désactivation des agents pathogènes et également intégrer la plate-forme sur le papier et valider l’efficacité du système une fois qu’il est déposé sur papier.

Isotopic composition of carbonates from the Logachev Hydrothermal Field, MAR 14°45'N

We investigate the Logatchev Hydrothermal Field at the Mid-Atlantic Ridge, 14°45' N to constrain the calcium isotope hydrothermal flux into the ocean. During the transformation of seawater to a hydrothermal solution, the Ca concentration of pristine seawater ([Ca]_SW) increases from about 10 mM to about 32 mM in the hydrothermal fluid endmember ([Ca]_HydEnd) and thereby adopts a d44/40Ca_HydEnd of -0.95+/-0.07 per mil relative to seawater (SW) and a 87Sr/86Sr isotope ratio of 0.7034(4). We demonstrate that d44/40Ca_HydEnd is higher than that of the bedrock at the Logatchev field. From mass balance calculations, we deduce a d44/40Ca of -1.17+/-0.04 per mil (SW) for the host-rocks in the reaction zone and -1.45+/-0.05 per mil (SW) for the isotopic composition of the entire hydrothermal cell of the Logatchev field. The values are isotopically lighter than the currently assumed d44/40Ca for Bulk Earth of -0.92+/-0.18 per mil (SW) [Skulan J., DePaolo D. J. and Owens T. L. (1997) Biological control of calcium isotopic abundances in the global calcium cycle. Geochim. Cosmochim. Acta 61,(12) 2505-2510] and challenge previous assumptions of no Ca isotope fractionation between hydrothermal fluid and the oceanic crust [Zhu P. and Macdougall J. D. (1998) Calcium isotopes in the marine environment and the oceanic calcium cycle. Geochim. Cosmochim. Acta 62,(10) 1691-1698; Schmitt A. -D., Chabeaux F. and Stille P. (2003) The calcium riverine and hydrothermal isotopic fluxes and the oceanic calcium mass balance. Earth Planet. Sci. Lett. 6731, 1-16]. Here we propose that Ca isotope fractionation along the fluid flow pathway of the Logatchev field occurs during the precipitation of anhydrite. Two anhydrite samples from the Logatchev Hydrothermal Field show an average fractionation of about D44/40Ca = -0.5 per mil relative to their assumed parental solutions. Ca isotope ratios in aragonites from carbonate veins from ODP drill cores indicate aragonite precipitation directly from seawater at low temperatures with an average d44/40Ca of -1.54+/-0.08 per mil (SW). The relatively large fractionation between the aragonite precipitates and seawater in combination with their frequent abundance in weathered mafic and ultramafic rocks suggest a reconsideration of the marine Ca isotope budget, in particular with regard to ocean crust alteration.

Dissolved organic carbon concentrations, amino sugar concentrations and highly significantly correlating FT-ICR mass peak magnitudes obtained from solid phase extracted marine dissolved organic matter during POLARSTERN cruise ANT-XXV/1

Dissolved organic matter (DOM) was extracted with solid phase extraction (SPE) from 137 water samples from different climate zones and different depths along an Eastern Atlantic Ocean transect. The extracts were analyzed with Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS) with electrospray ionization (ESI). D14C analyses were performed on subsamples of the SPE-DOM. In addition, the amount of dissolved organic carbon was determined for all water and SPE-DOM samples as well as the yield of amino sugars for selected samples. Linear correlations were observed between the magnitudes of 43% of the FT-ICR mass peaks and the extract D14C values. Decreasing SPE-DOM D14C values went along with a shift in the molecular composition to higher average masses (m/z) and lower hydrogen/carbon (H/C) ratios. The correlation was used to model the SPE-DOM D14C distribution for all 137 samples. Based on single mass peaks a degradation index was developed to compare the degradation state of marine SPE-DOM samples analyzed with FT-ICR MS. A correlation between D14C, degradation index, DOC values and amino sugar yield supports that SPE-DOM analyzed with FT-ICR MS reflects trends of bulk DOM. A relative mass peak magnitude ratio was used to compare aged SPE-DOM and fresh SPE-DOM regarding single mass peaks. The magnitude ratios show a continuum of different reactivities for the single compounds. Only few of the compounds present in the FT-ICR mass spectra are expected to be highly degraded in the oldest water masses of the Pacific Ocean. All other compounds should persist partly thermohaline circulation. Prokaryotic (bacterial) production, transformation and accumulation of this very stable DOM occurs probably primarily in the upper ocean. This DOM is an important contribution to very old DOM, showing that production and degradation are dynamic processes.

Performance tests for the evaluation of computerized gas chromatography/mass spectrometry equipment and laboratories /

"April 1980"--Cover.

The determination of uranium isotope abundances and reactor fuel burnup by mass spectrometry /

April 17, 1963--page 11.

Investigation of solid surfaces by field emission microscopy and mass spectrometry; final report.

"Contract no. AF 49 (638)-748. Division file 30-4. AFOSR-2273."