Amino Acid Residues Implicated in the Interaction of Melanocortin Ligands and their Receptors: A Study of MC2R Selectivity

Author: Kristopher D. Veo Title: Amino acid residues implicated in the interaction of Melanocortin ligands and their receptors: A study of MC2R selectivity Advisor: Dr. Robert M. Dores Degree Date: August 2009 ABSTRACT Melanocortin receptor ligand selectivity has been a question not easily answered. The inability to functionally express melanocortin 2 receptor (MC2R) has inhibited the study of why MC2R is only stimulated by ACTH, a melanocortin hormone. With the recent discovery of the MC2R accessory protein (MRAP), creating a heterologous system is now feasible. Using a general cell line like CHO-K1 cells, which do not express endogenous MCRs, we were able to create a heterologous expression system and test the selectivity of MC2R using analog variants of ACTH(1-24). Our results indicate an amino acid requirement in the C-terminal portion of ACTH(1-24) for activation, which supports the 2-step method of activation hypothesized for MC2R. This site, the tetra basic cleavage site, when altered does not stimulate cAMP production and does not compete with ACTH(1-24) for binding. We also demonstrate the potential for a non-mammalian MC2R system in cloning full length Silurana tropicalis MC2R and completed localization studies with this system with MRAP using CHO-K1 cells.

Involvement of loop 5 lysine residues and the N-terminal β-hairpin of the ribotoxin hirsutellin A on its insecticidal activity

Ribotoxins are cytotoxic members of the family of fungal extracellular ribonucleases best represented by RNase T1. They share a high degree of sequence identity and a common structural fold, including the geometric arrangement of their active sites. However, ribotoxins are larger,with a well-defined N-terminal β-hairpin, and display longer and positively charged unstructured loops. These structural differences account for their cytotoxic properties.Unexpectedly, the discovery of hirsutellin A (HtA), a ribotoxin produced by the invertebrate pathogen Hirsutella thompsonii, showed how it was possible to accommodate these features into a shorter amino acid sequence. Examination of HtA N-terminal β-hairpin reveals differences in terms of length, charge, and spatial distribution. Consequently,four different HtA mutants were prepared and characterized. One of them was the result of deleting this hairpin [Δ(8-15)] while the other three affected single Lys residues in its close spatial proximity (K115E, K118E, and K123E). The results obtained support the general conclusion that HtA active site would show a high degree of plasticity,being able to accommodate electrostatic and structural changes not suitable for the other previously known larger ribotoxins, as the variants described here only presented small differences in terms of ribonucleolytic activity and cytotoxicity against cultured insect cells.

Establishing Culturally Sensitive Therapeutic Communities in Ghana for Individuals with Severe and Persistent Mental Illnesses

This paper makes a proposal for the establishment of therapeutic communities for people with severe and persistent mental illnesses in Ghana. It discusses the history and features of therapeutic communities, as well as the elements that make it compatible with the agenda of the new 2012 Ghana mental health bill. This paper also discusses the present state of mental health care in this West African country and how the establishment of therapeutic communities will promote recovery of people with severe and persistent mental illness, and change the perception of chronic mental illness in Ghana. A discussion of potential modifications of the therapeutic community is offered as well as justifications for maintaining other structural aspects should this establishment materialize in Ghana. The costs of setting up therapeutic communities in this third world country are addressed with the offered conclusion that costs far outweigh the benefits. Finally, given the endeavor of the proposed therapeutic communities to assist in deinstitutionalization of care, cautions are made in this paper to ensure that the trends experienced in the United States with deinstitutionalization are not replicated in Ghana. A proposal is made in the conclusion for Ghana to move past therapeutic communities when developmentally able- to community mental health centers which were in part established to account for some of the fallouts of deinstitutionalization by providing a comprehensive and extensive range of services for people with severe and persistent mental illness.

Impacto da diversidade bacteriana sob a degradação clorotalonil no solo manejado com biochar

A diversidade microbiana é geralmente considerada por seu papel nos principais processos do ecossistema, tais como a decomposição da matéria orgânica e ciclos biogeoquímicos. No entanto, informações sobre o impacto da diversidade em funções menores, como degradação de xenobióticos são escassas. Nós estudamos a partir da abordagem da \'diluição para extinção\', o papel da diversidade sobre a capacidade da comunidade microbiana em degradar o fungicida clorotalonil (organoclorado). Também estudamos o comportamento da comunidade bacteriana após aplicação do pesticida no solo com e sem biochar. A diversidade microbiana do solo natural foi alterada artificialmente por diluição, constituindo um gradiente de diversidade (SN > 10-1 > 10-3 > 10-6), seguido pela inoculação em amostras de solo estéril e posterior reestruturação (15 dias). Após a reestruturação da comunidade, as amostras foram manejadas com biochar (1% m/m) e tratadas com a dose de campo do CHT. O comportamento da comunidade bacteriana foi estudo por PCR-DGGE e qPCR do gene 16S rDNA através de um experimento com molécula fria (não radiomarcada). Enquanto a capacidade de degradação do CHT foi estudada por radiorespirometria (14C-CHT). Inicialmente, a comunidade de bactérias foi influenciada pelo gradiente de diversidade obtido por diluição. A separação dos grupos bacterianos se mostrou bastante similar nos três primeiros períodos pré-aplicação do CHT (SN > 10-1 - 10-3 > 10-6), enquanto que no período de 15 dias, a dinâmica de grupos foi alterada (SN > 10-1 > 10-3 - 10-6). O fungicida e o biochar não exerceram efeitos na comunidade bacteriana no tempo zero (imediatamente após a aplicação), a modificação no perfil da comunidade foi atribuído à diluição. Nos períodos de 21 e 42 dias, o perfil comunidade bacteriana apresentou forte modificação. Os grupos bacterianos se mostraram mais dispersos quando considerado somente o CHT. Embora, a análise de ANOSIM indicou não haver diferença nas amostras com e sem biochar, sugerindo que o clorotalonil foi quem mais contribuiu na dispersão dos grupos bacterianos. No período de 42 d, a comunidade apresentou resposta positiva, sendo observado aumentos no número de bandas e no índice de Shannon em todos tratamentos. Isto possivelmente, devido a menor concentração do fungicida disponível na solução do solo, diminuindo assim, os efeitos deletérios sobre a comunidade. Os dados de qPCR não apresentaram alteração no número de copias do gene 16S rDNA em todos os tratamentos. A remoção da diversidade impactou fortemente a capacidade da comunidade bacteriana de degradar o clorotalonil. Apesar da capacidade de degradar não ter sido perdida, a mínima alteração na diversidade promoveu elevada redução na taxa de mineralização do CHT. A dissipação do CHT se mostrou rápida (D50 < 1 dia) em todos os tratamentos, além disso, a formação de 14C-resíduos não extraíveis foi constituiu um dos principais mecanismos de dissipação do CHT. A partir da degradação do fungicida, foram detectados três metabólitos. Conclui-se que a modificação por diluição da diversidade bacteriana promoveu impacto negativo na mineralização do clorotalonil. E que a formação de resíduos não extraíveis consistiu no principal mecanismo de dissipação do CHT em ambos solos.

Spontaneous persistent currents in a quantum spin Hall insulator

We present a mechanism for persistent charge current. Quantum spin Hall insulators hold dissipationless spin currents in their edges so that, for a given spin orientation, a net charge current flows which is exactly compensated by the counterflow of the opposite spin. Here we show that ferromagnetic order in the edge upgrades the spin currents into persistent charge currents without applied fields. For that matter, we study the Hubbard model including Haldane-Kane-Mele spin-orbit coupling in a zigzag ribbon and consider the case of graphene. We find three electronic phases with magnetic edges that carry currents reaching 0.4 nA, comparable to persistent currents in metallic rings, for the small spin-orbit coupling in graphene. One of the phases is a valley half metal.