Towards the rational biosynthesis of substituted phenazines and phenoxazinones by laccases

Laccases are multi-copper oxidases that oxidise a wide range of substrates including phenol and aniline derivatives, which could be further involved in coupling reactions leading to the formation of dimeric and trimeric structures. This paper describes the enzyme-mediated dimerisation of several ortho and meta, para-disubstituted aromatic amines into phenazine ("head-to-tail" dimers) and phenoxazinone chromophores. The redox properties of substituted aromatic amines were studied by cyclic voltammetry and the kinetic constants of CotA and Trametes versicolor laccases were measured for selected aromatic amines. The structure of novel enzymatically synthesised phenazine and phenoxazinone dyes using CotA laccase was assessed by NMR and MS. Overall our data show that this enzymatic green process is an efficient alternative to the classic chemical oxidation of aromatic amines and phenols, with an impact on the broad field of applications of these heterocyclic compounds.

An enzymatic route to a benzocarbazole framework using bacterial CotA laccase

The CotA laccase-catalysed oxidation of the meta, para-disubstituted arylamine 2,4-diaminophenyldiamine delivers, under mild reaction conditions, a benzocarbazole derivative (1) (74% yield), a key structural motif of a diverse range of applications. This work extends the scope of aromatic frameworks obtained using these enzymes and represents a new efficient and clean method to construct in one step C-C and C-N bonds.

Charge dependent substrate activity of C3' and N3 functionalized, organometallic technetium and rhenium-labeled thymidine derivatives toward human thymidine kinase 1.

Human cytosolic thymidine kinase (hTK1) has proven to be a suitable target for the noninvasive imaging of cancer cell proliferation using radiolabeled thymidine analogues such as [(18)F]3'-fluoro-3'-deoxythymidine ([(18)F]FLT). A thymidine analogue for single photon emission computed tomography (SPECT), which incorporates the readily available and inexpensive nuclide technetium-99m, would be of considerable practical interest. hTK1 is known to accommodate modification of the structure of the natural substrate thymidine at the positions N3 and C3' and, to a lesser extent, C5. In this work, we used the copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition to synthesize two series of derivatives in which thymidine is functionalized at either the C3' or N3 position with chelating systems suitable for the M(CO)(3) core (M = (99m)Tc, Re). The click chemistry approach enabled complexes with different structures and overall charges to be synthesized from a common precursor. Using this strategy, the first organometallic hTK1 substrates in which thymidine is modified at the C3' position were identified. Phosphorylation of the organometallic derivatives was measured relative to thymidine. We have shown that the influence of the overall charge of the derivatives is dependent on the position of functionalization. In the case of the C3'-functionalized derivatives, neutral and anionic substrates were most readily phosphorylated (20-28% of the value for the parent ligand thymidine), whereas for the N3-functionalized derivatives, cationic and neutral complexes were apparently better substrates for the enzyme (14-18%) than anionic derivatives (9%).

Multi-well fungal co-culture for de novo metabolite-induction in time-series studies based on untargeted metabolomics.

The induction of fungal metabolites by fungal co-cultures grown on solid media was explored using multi-well co-cultures in 2 cm diameter Petri dishes. Fungi were grown in 12-well plates to easily and rapidly obtain the large number of replicates necessary for employing metabolomic approaches. Fungal culture using such a format accelerated the production of metabolites by several weeks compared with using the large-format 9 cm Petri dishes. This strategy was applied to a co-culture of a Fusarium and an Aspergillus strain. The metabolite composition of the cultures was assessed using ultra-high pressure liquid chromatography coupled to electrospray ionisation and time-of-flight mass spectrometry, followed by automated data mining. The de novo production of metabolites was dramatically increased by nutriment reduction. A time-series study of the induction of the fungal metabolites of interest over nine days revealed that they exhibited various induction patterns. The concentrations of most of the de novo induced metabolites increased over time. However, interesting patterns were observed, such as with the presence of some compounds only at certain time points. This result indicates the complexity and dynamic nature of fungal metabolism. The large-scale production of the compounds of interest was verified by co-culture in 15 cm Petri dishes; most of the induced metabolites of interest (16/18) were found to be produced as effectively as on a small scale, although not in the same time frames. Large-scale production is a practical solution for the future production, identification and biological evaluation of these metabolites.

Convenient synthesis of C75, an inhibitor of FAS and CPT1

C75 is a synthetic racemic α-methylene-γ-butyrolactone exhibiting anti-tumoral properties in vitro and in vivo as well as inducing hypophagia and weight loss in rodents. These interesting properties are thought to be a consequence of the inhibition of the key enzymes FAS and CPT1 involved in lipid metabolism. The need for larger amounts of this compound for biological evaluation prompted us to develop a convenient and reliable route to multigram quantities of C75 from easily available ethyl penta-3,4-dienoate 6. A recently described protocol for the addition of 6 to a mixture of dicyclohexylborane and nonanal followed by acidic treatment of the crude afforded lactone 8, as a mixture of cis and trans isomers, in good yield. The DBU-catalyzed isomerization of the methyl esters 9 arising from 8 gave a 10:1 trans/cis mixture from which the trans isomer was isolated and easily transformed into C75. The temporary transformation of C75 into a phenylseleno ether derivative makes its purification, manipulation and storage easier.

Convenient synthesis of C75, an inhibitor of FAS and CPT1

C75 is a synthetic racemic α-methylene-γ-butyrolactone exhibiting anti-tumoral properties in vitro and in vivo as well as inducing hypophagia and weight loss in rodents. These interesting properties are thought to be a consequence of the inhibition of the key enzymes FAS and CPT1 involved in lipid metabolism. The need for larger amounts of this compound for biological evaluation prompted us to develop a convenient and reliable route to multigram quantities of C75 from easily available ethyl penta-3,4-dienoate 6. A recently described protocol for the addition of 6 to a mixture of dicyclohexylborane and nonanal followed by acidic treatment of the crude afforded lactone 8, as a mixture of cis and trans isomers, in good yield. The DBU-catalyzed isomerization of the methyl esters 9 arising from 8 gave a 10:1 trans/cis mixture from which the trans isomer was isolated and easily transformed into C75. The temporary transformation of C75 into a phenylseleno ether derivative makes its purification, manipulation and storage easier.

Convenient synthesis of C75, an inhibitor of FAS and CPT1

C75 is a synthetic racemic α-methylene-γ-butyrolactone exhibiting anti-tumoral properties in vitro and in vivo as well as inducing hypophagia and weight loss in rodents. These interesting properties are thought to be a consequence of the inhibition of the key enzymes FAS and CPT1 involved in lipid metabolism. The need for larger amounts of this compound for biological evaluation prompted us to develop a convenient and reliable route to multigram quantities of C75 from easily available ethyl penta-3,4-dienoate 6. A recently described protocol for the addition of 6 to a mixture of dicyclohexylborane and nonanal followed by acidic treatment of the crude afforded lactone 8, as a mixture of cis and trans isomers, in good yield. The DBU-catalyzed isomerization of the methyl esters 9 arising from 8 gave a 10:1 trans/cis mixture from which the trans isomer was isolated and easily transformed into C75. The temporary transformation of C75 into a phenylseleno ether derivative makes its purification, manipulation and storage easier.

Post-partum persistence of abnormal circadian pattern of blood pressure after preeclampsia [109-POS]

OBJECTIVES: Blunted nocturnal dip of blood pressure (BP) and reversed circadian rhythm have been described in preeclampsia (PE). Non-dipper status and preeclampsia are both associated with an increased risk of cardiovascular disease later in life. Complete recovery of BP in PE is reported to occur over a variable period of time. Twenty-four hours-ambulatory blood pressure measurement (ABPM) in the post-partum follow-up after a PE has not been described. The aim of this study was to assess 24h-ambulatory blood pressure pattern after a PE and to determine the prevalence of non-dipper status, nocturnal hypertension, white coat hypertension and masked hypertension. METHODS: This is an observational, prospective study on women who suffered from a preeclampsia. A 24h-ABPM was done 6 weeks post-partum at the Hypertension Unit of the University Hospitals of Geneva, concomitantly with a clinical and biological evaluation. RESULTS: Forty-five women were included in a preliminary analysis. Mean age was 33±6years, 57.3% were Caucasian, mean BMI before pregnancy was 24±5kg/m(2). Office and ambulatory BP are shown in Table 1. Prevalence of nocturnal hypertension was high and half of the women had no nocturnal dipping. The diagnosis of hypertension based on office BP was discordant with the diagnosis based on ABPM in 25% of women. CONCLUSIONS: The prevalence of increased nighttime BP and abnormal BP pattern is high at 6weeks post-partum in preeclamptic women. Early assessment of BP with ABPM after preeclampsia allows an early identification of women with persistent circadian abnormalities who might be at increased risk. It also provides a more accurate assessment than office BP. DISCLOSURES: A. Ditisheim: None. B. Ponte: None. G. Wuerzner: None. M. Burnier: None. M. Boulvain: None. A. Pechère-Bertschi: None.

Uptake of NO-releasing drugs by the P2 nucleoside transporter in trypanosomes

Nitric oxide (NO·) has been identified as a principal regulatory molecule of the immune system and the major cytotoxic mediator of activated immune cells. NO· can also react rapidly with a variety of biological species, particularly with the superoxide radical anion O2·- at almost diffusion-limited rates to form peroxynitrite anion (ONOO-). ONOO- and its proton-catalyzed decomposition products are capable of oxidizing a great diversity of biomolecules and can act as a source of toxic hydroxyl radicals. As a consequence, a strategy for the development of molecules with potential trypanocidal activities could be developed to increase the concentration of nitric oxide in the parasites through NO·-releasing compounds. In this way, the rate of formation of peroxynitrite from NO· and O2·- would be faster than the rate of dismutation of superoxide radicals by superoxide dismutases which constitute the primary antioxidant enzymatic defense system in trypanosomes. The adenosine transport systems of parasitic protozoa, which are also in certain cases implicated in the selective uptake of active drugs such as melarsoprol or pentamidine, could be exploited to specifically target these NO·-releasing compounds inside the parasites. In this work, we present the synthesis, characterization and biological evaluation of a series of molecules that contain both a group which would specifically target these drugs inside the parasites via the purine transporter, and an NO·-donor group that would exert a specific pharmacological effect by increasing NO level, and thus the peroxynitrite concentration inside the parasite.

Corn germ with pericarp in relation to whole corn: nutrient contents, food and protein efficiency, and protein digestibility-corrected amino acid score

The germ fraction with pericarp (bran) is generated in the industrial processing of corn kernel, and it is used for oil extraction and animal feed. This study evaluated the nutritional and protein quality of this fraction in relation to whole corn. The proximate composition, mineral contents, and amino acid profile of the germ fraction with pericarp and of whole corn were determined. A 4-week experiment was conducted using 36 weanling male Wistar rats, and three 10%-protein diets (reference, germ with 15% lipids and casein with 15% lipids), two 6%-protein diets (whole corn and casein), and a protein-free diet were prepared. The germ showed higher contents of proteins, lipids, dietary fiber (27.8 g.100 g-1), ash, minerals (Fe and Zn- approximately 5 mg.100 g-1), and lysine (57.2 mg.g-1 protein) than those of corn. The germ presented good quality protein (Relative Protein Efficiency Ratio-RPER = 80%; Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score-PDCAAS = 86%), higher than that of corn (RPER = 49%; PDCAAS = 60%). The corn germ fraction with pericarp is rich in dietary fiber, and it is a source of good quality protein as well as of iron and zinc, and its use as nutritive raw material is indicated in food products for human consumption.

Synthèse de 4-désoxy hexopyrannoses, C-disaccharides et C-glycosides biologiquement actifs

Les glucides constituent la classe de molécules organiques la plus abondante et ceux-ci jouent des rôles cruciaux dans divers processus biologiques. De part leur importance médicinale, la préparation des désoxy-sucres, des C-glycosides et des C-disaccharides est devenue un sujet de pointe en synthèse organique. De façon générale, cette thèse décrit une nouvelle synthèse de novo des 4-désoxy hexopyrannoses en plus de la préparation de C-glycosides biologiquement actifs. De plus, une attention particulière a été portée à la préparation de novo de 4-désoxy-C-disaccharides. Dans un premier temps, le catalyseur de Cr(III) de Jacobsen et un complexe binaphtol/titane ont été utilisés pour réaliser des hétéro-Diels-Alder énantiosélectives. Les dihydropyrannes ainsi générés ont été transformés en 4-désoxy hexopyrannoses présents dans la nature. De cette façon, un dérivé de l’acide ézoaminuroïque, un précurseur de la désosamine et de la néosidomycine, a été préparé suivant cette approche de novo. De plus, à titre comparatif, la néosidomycine a également été fabriquée selon une approche chiron, à partir du méthyl alpha-D-mannopyrannoside. Finalement, une évaluation biologique préliminaire de la néosidomycine a été effectuée sur une la concanavaline-A (Chapitre 2). Dans un deuxième temps, une allylation stéréosélective sur un aldéhyde lié via des liens C-C à une unité mannoside a permis de générer un alcool homoallylique. Cette dernière fonctionnalité a été transformée en 4-désoxy hexopyrannose de configuration D ou L. De cette façon, la préparation de pseudo 4-désoxy-C-disaccharides, de 4-désoxy-C-disaccharides et de pseudo 4-désoxy aza-C-disaccharides a facilement été réalisée. Les rapports diastéréoisomériques de la réaction d’allylation ont été déterminés en plus de la configuration absolue des nouveaux centres stéréogéniques formés. La transformation des alcools homoallyliques en pyrannes poly hydroxylés ou en lactames poly hydroxylés a été réalisée, en plus de la déprotection de certains membres de cette famille pour une évaluation biologique préliminaire sur la concanavaline-A (Chapitre 3). Finalement, la synthèse de C-glycosides biologiquement actifs a été réalisée selon deux volets: i) préparation de 3-C-mannopyrannosyl coumarines et ii) synthèse de C-galactosides, inhibiteurs de la lectine PA-IL. Pour ce faire, le couplage de Heck a été utilisé à partir d’un ester alpha,bêta-insaturé, attaché à une unité glycosidique via des liens C-C, pour générer un dérivé glycosyl cinnamate de méthyle. Cependant, lorsque le 2-iodophénol est utilisé comme partenaire de Heck, la coumarine correspondante a été isolée. Les dérivés C-galactopyrannosyl cinnamates de méthyle représentent de bons inhibiteurs monovalents de la PA-IL avec un Kd aussi bas que 37 micro M (Chapitre 4).

Développement de peptidomimétiques antagonistes du récepteur de l’interleukine-1β

Dans ce mémoire, je présente mes études sur la synthèse, la caractérisation et l’évaluation biologique de différentes séries d’analogues du D-heptapeptide appelé 101.10, un modulateur négatif allostérique du récepteur de l’interleukine-1β (IL-1β). Sachant que les peptides ont généralement de faibles propriétés pharmacologiques, le but de ce projet portait sur l’examen des structures nécessaires à la bioactivité, la conformation tridimensionnelle de ces derniers afin d’améliorer la droguabilité du peptide parent. Les stratégies d’optimisation du 101.10 utilisées furent : la coupure N- et C-terminale; la substitution par la proline, α-amino-γ-lactame (Agl), β-amino-γ-lactame (Bgl) et α-amino-β-hydroxy-γ-lactame (Hgl); et la rigidification du squelette à l’aide d’un bicycle, l’indolozidin-2-one (I2aa). Afin de clarifier certaines relations de structure-activité, quelques modifications furent apportées au peptide, incluant l’échange de la thréonine pour la valine, la permutation de la stéréochimie de certains résidus clés ainsi que le remplacement de certaines chaînes latérales par un méthyle. Pour pallier aux difficultés de reproductibilité des résultats avec des échantillons provenant de différentes sources, des études sur l’identité du contre-anion et la pureté du peptide furent conduites. Afin d’évaluer l’effet des modifications sur la conformation aqueuse et l’activité biologique du peptide, des analyses de dichroïsme circulaire et des tests in vitro mesurant l’inhibition de certains effets de l’IL-1β furent effectués. Ces essais cellulaires comportaient l’inhibition de la prolifération de cellules immunes et de l’activation des voies de signalisation inflammatoires du facteur nucléaire κB (NF-κB) et de la protéine kinase activée par mitogène (MAPK), toutes deux stimulées par l’IL-1β. La compilation de ces données a permis de déceler certaines tendances entre la structure, la conformation et l’activité anti-IL-1β des peptidomimétiques.

Méthodologie pour la synthèse combinatoire d’azapeptides: application à la synthèse d’analogues aza-GHRP-6 en tant que ligands du récepteur CD36

Les azapeptides sont des mimes peptidiques où le carbone alpha d’un ou de plusieurs acides aminés est remplacé par un atome d’azote. Cette modification tend à stabiliser une conformation en repliement beta en raison de la répulsion électronique entre les paires d’électrons libres des atomes d’azote adjacents et de la géométrie plane de l’urée. De plus, le résidu semicarbazide a une meilleure résistance face aux protéases en plus d’être chimiquement plus stable qu’une liaison amide. Bien que les propriétés des azapeptides en fassent des mimes peptidiques intéressants, leurs méthodes de synthèses font appel à la synthèse laborieuse d’hydrazines substituées en solution. Le peptide sécréteur d’hormone de croissance 6 (GHRP-6, His-D-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH2) est un hexapeptide synthétique qui possède une affinité pour deux récepteurs distincts: les récepteurs GHS-R1a et CD36. Les travaux effectués au cours de mon doctorat qui seront détaillés dans cet ouvrage visent à atteindre deux objectifs: (1) le développement d’analogues du peptide GHRP-6 sélectif à un seul récepteur et (2) la mise au point d’une nouvelle méthodologie pour la synthèse combinatoire d’azapeptides. En réponse au premier objectif, la synthèse parallèle de 49 analogues aza-GHRP-6 a été effectuée et certains candidats sélectifs au récepteur CD36 ont été identifiés. L’étude de leurs propriétés anti-angiogéniques, effectuée par nos collaborateurs, a également permis d’identifier des candidats intéressants pour le traitement potentiel de la dégénérescence maculaire liée à l’âge. Une nouvelle approche pour la synthèse combinatoire d’azapeptides, faisant appel à l’alkylation et la déprotection chimiosélective d’une sous-unité semicarbazone ancrée sur support solide, a ensuite été développée. La portée de cette méthodologie a été augmentée par la découverte de conditions permettant l’arylation régiosélective de cette sous-unité semicarbazone, donnant accès à treize nouveaux dérivés aza-GHRP-6 possédant des résidus aza-arylglycines aux positions D-Trp2 et Trp4. L’élaboration de conditions propices à l’alkylation et la déprotection chimiosélective de la semicarbazone a donné accès à une variété de chaînes latérales sur l’acide aminé « aza » préalablement inaccessibles. Nous avons, entre autres, démontré qu’une chaîne latérale propargyl pouvait être incorporée sur l’acide aminé « aza ». Tenant compte de la réactivité des alcynes, nous avons ensuite élaboré des conditions réactionnelles permettant la formation in situ d’azotures aromatiques, suivie d’une réaction de cycloaddition 1,3-dipolaire sur support solide, dans le but d’obtenir des mimes de tryptophane. Sept analogues du GHRP-6 ont été synthétisés et testés pour affinité au récepteur CD36 par nos collaborateurs. De plus, nous avons effectué une réaction de couplage en solution entre un dipeptide possédant un résidu aza-propargylglycine, du paraformaldehyde et une variété d’amines secondaires (couplage A3) afin d’accéder à des mimes rigides d’aza-lysine. Ces sous-unités ont ensuite été incorporées sur support solide afin de générer sept nouveaux azapeptides avec des dérivés aza-lysine à la position Trp4 du GHRP-6. Enfin, une réaction de cyclisation 5-exo-dig a été développée pour la synthèse de N-amino imidazolin-2-ones en tant que nouveaux mimes peptidiques. Leur fonctionnalisation par une série de groupements benzyliques à la position 4 de l’hétérocycle a été rendue possible grâce à un couplage Sonogashira précédant la réaction de cyclisation. Les propriétés conformationnelles de cette nouvelle famille de composés ont été étudiées par cristallographie aux rayons X et spectroscopie RMN d’un tétrapeptide modèle. L’activité biologique de deux mimes peptidiques, possédant un résidu N-amino-4-méthyl- et 4-benzyl-imidazolin-2-one à la position Trp4 du GHRP-6, a aussi été examinée. L’ensemble de ces travaux devrait contribuer à l’avancement des connaissances au niveau des facteurs structurels et conformationnels requis pour le développement d’azapeptides en tant que ligands du récepteur CD36. De plus, les résultats obtenus devraient encourager davantage l’utilisation d’azapeptides comme peptidomimétiques grâce à leur nouvelle facilité de synthèse et la diversité grandissante au niveau de la chaîne latérale des acides aminés « aza ».

Studies on the digestive enzymes of the cultivable grey mullet liza parsia (hamilton buchanan, 1822)

Culturing of fish in captivity demands a detailed knowledge on well balanced diet and adequate feeding. Formulation and production of nutritionally balanced diets for fish require research, quality control and biological evaluation. It is often assuemed that what is ingested is also digested, but this is not always be the case. Digestion depends upon both the physical state of the food and the kind and quantity of enzymes in the digestive tract. The ability of fish to digest a particular component of diet can be ascertained by investigating the complement of digestive enzymes present along the digestive tract. Investigations on the basic digestive physiology will not only enhance our present knowledge on nutrition and feed development, but will also contribute in understanding the digestive functions of lower vertebrates. It is against this background that the present topic of investigation "Studies on the digestive enzymes of the cultivable grey mullet Liza parsia Hamilton Buchanan, l822" has been selected. The thesis is arranged and presented in eight chapters.

Synthesis of the C11-C23 Fragment of the Potent Antitumor Agent Dictyostatin

We wish to report here our initial efforts toward the total synthesis of the potent antitumor agent dictyostatin, describing a short and efficient synthesis of the C11-C23 fragment. ( (C) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2009)