Isolation of a yeast strain able to produce a polygalacturonase with maceration activity of cassava roots

The objective of the present study was the isolation of a yeast strain, from citrus fruit peels, able to produce a polygalacturonase by submerged fermentation with maceration activity of raw cassava roots. Among 160 yeast strains isolated from citrus peels, one strain exhibited the strongest pectinolytic activity. This yeast was identified as Wickerhamomyces anomalus by 5.8S-ITS RFLP analysis and confirmed by amplification of the nucleotide sequence. The yeast produced a polygalacturonase (PG) in Erlenmeyer shake flasks containing YNB, glucose, and citrus pectin. PG synthesis occurred during exponential growth phase, reaching 51 UE.mL-1 after 8 hours of fermentation. A growth yield (Yx/s) of 0.43 gram of cell dry weight per gram of glucose consumed was obtained, and a maximal specific growth rate (µm) of 0.346 h-1 was calculated. The microorganism was unable to assimilate sucrose, galacturonic acid, polygalacturonic acid, or citrus pectin, but it required glucose as carbon and energy source and polygalacturonic acid or citrus pectin as inducers of enzyme synthesis. The crude enzymatic extract of Wickerhamomyces anomalus showed macerating activity of raw cassava. This property is very important in the production of dehydrated mashed cassava, a product of regional interest in the province of Misiones, Argentina.

Influence of physical damage and freezing on histamine concentration and microbiological quality of yellowfin tuna during processing

Yellowfin tuna has a high level of free histidine in their muscle, which can lead to histamine formation by microorganisms if temperature abuse occurs during handling and further processing. The objective of this study was to measure levels of histamine in damaged and undamaged thawed muscle to determine the effect of physical damage on the microbial count and histamine formation during the initial steps of canning processing and to isolate and identify the main histamine-forming microorganisms present in the flesh of yellowfin tuna. Total mesophilic and psicrophilic microorganisms were determined using the standard plate method. The presence of histamine-forming microorganisms was determined in a modified Niven's agar. Strains were further identified using the API 20E kit for enterobacteriaceae and Gram-negative bacilli. Physically damaged tuna did not show higher microbiological contamination than that of undamaged muscle tuna. The most active histamine-forming microorganism present in tuna flesh was Morganella morganii. Other decarboxylating microorganisms present were Enterobacter agglomerans and Enterobacter cloacae. Physical damage of tune during catching and handling did not increase the level of histamine or the amount of microorganisms present in tuna meat during frozen transportation, but they showed a higher risk of histamine-forming microorganism growth during processing.

Antimicrobial activity of amurca (olive oil lees) extract against selected foodborne pathogens

The antimicrobial activity of a methanolic extract of amurca (olive oil lees) was determined against both Gram-positive (L. monocytogenes and S. aureus) and Gram-negative (E. coli O157:H7 and S. enteritidis) foodborne pathogens at 10 °C or 37 °C using microdilution and disk diffusion methods, and its relative activity was compared to selected antibiotics. Minimum inhibitory (MIC) and minimum bactericidal (MBC) concentrations of amurca extract ranged from 60 to 80 µl/ml at 37 °C after 24 h against all tested strains. At 10 °C, amurca was more inhibitory with MIC and MBC values of 40 and 60 µl/ml, respectively, after 7 d against tested strains. Amurca at 40 µl/ml reduced numbers of tested pathogens by 2.5 to 3.2 log10 CFU/ml at 10 °C after 7 d, but was not inhibitory at 37 °C after 24 h. Protein prepared from amurca was not antimicrobial. The relative antimicrobial activity (inhibition zone ratio) of 80 µl/ml amurca methanolic extract compared to chloramphenicol, erythromycin, gentamycin and tetracycline ranged from 0.36 to 1.0 against Gram-negative and from 0.45 to 2.0 against Gram-positive bacteria. In addition, amurca extract inhibited E. coli O157:H7 02-0628 and S. aureus 26127 which were resistant to tetracycline and chloramphenicol, respectively.

Antioxidant activities and lutein content of 11 marigold cultivars (Tagetes spp.) grown in Thailand

Antioxidant activities and total phenolic content (TPC) were analyzed in ethanol extracts of 11 marigold cultivars grown in Thailand. Antioxidant activity assays performed in this study were the 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) radical cation scavenging activity, ferric ion reducing antioxidant power (FRAP), 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity, oxygen radical absorbance activity (ORAC), and superoxide anion radical scavenging activity (SRSA) assays. ‘Optiva Orange’ showed the best activity in the ORAC assay and in % SRSA, as well as the highest content of lutein (20.59 mg), gallic acid (25.77 mg), and quercetin (12.61 mg) per gram dry marigold petal among the 11 cultivars. Furthermore, ‘Optiva Orange’ showed the highest lutein yield per plant, as compared to other cultivars. In contrast, ‘Rodeo Gold’ showed the highest activity by ABTS testing (0.92 mmol of trolox/g dry sample), as well as an 89.90% inhibition of DPPH. Lutein content showed a positive correlation with TPC and all antioxidant activity assays. In conclusion, ‘Optiva Orange’ and ‘Rodeo Gold’ could be utilized as a good lutein source for functional food products and cosmetics.

Purification, partial characterization and antimicrobial activity of Lectin from Chenopodium Quinoa seeds

Abstract A novel lectin was isolated from the seeds of Chenopodium quinoa. To achieve this end, the crude extract from the quinoa was submitted to two purification steps, Sephadex G50 and Mono Q. The hemagglutinating activity showed that this lectin agglutinates human erythrocytes. Its activity is inhibited by glucose and mannose, and remained stable under a wide range of pH levels and temperatures. The quinoa lectin was found to be a heterodimeric lectin of approximately 60 kDa, consisting of two subunits of approximately 25 kDa and 35 kDa. This lectin had its antimicrobial activity tested against several bacteria strains and effectively inhibited three strains. These strains were all Gram-negative, making this lectin a promising antimicrobial tool.

Anti-quorum sensing activity of phenolic extract from Eugenia brasiliensis (Brazilian cherry)

Abstract The aim of this study was to assess the anti-quorum sensing activity of phenolic extracts from grumixama (Eugenia brasiliensis), also known as Brazilian cherry, in concentrations that did not interfere with bacterial growth. The pulp phenolic compounds were extracted by using solid phage extraction in a mini-collumn C18 and quantified by spectrophotometry. The anti-quorum sensing activity was evaluated by testing the inhibition of violacein production in Chromobacterium violaceum and by evaluating the swarming motility in Aeromonas hydrophila and Serratia marcescens, both phenotypes regulated by quorum sensing. The phenolic extract strongly inhibited the production of violacein in C. violaceum, reducing its production in comparison with a control with no extract. No inhibition of growth was observed at the concentrations tested for quorum sensing inhibition. Confirming the quorum sensing inhibition phenotype, the extract was also able to inhibit swarming motility in S. marcescens and in A. hydrophila, although in the later the effect was marginal. Overall, these results indicate that phenolic extract from E. brasiliensis presents quorum sensing inhibitory activity most likely due to the presence of fruit phenolics which have been implicated as quorum sensing inhibitors in Gram negative bacteria.

Extraction optimization of polyphenols, antioxidant and xanthine oxidase inhibitory activities from Prunus salicina Lindl.

Abstract Optimization of polyphenols extraction from plum (Prunus salicina Lindl.) was evaluated using response surface methodology. The Box-Behnken experimental results showed the optimal conditions involved an extraction temperature of 59 °C, a sonication time of 47 min, and an ethanol concentration of 61% respectively. The maximum extraction yield of total polyphenols was 44.74 mg gallic acid equivalents per gram of dried plum at optimal conditions. Polyphenol extracts exhibited stronger antioxidant activities than Vc by evaluating of 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and hydroxyl radical scavenging activity. Furthermore, polyphenol extracts (IC50 = 179 g/mL) showed obvious inhibitory effects on xanthine oxidase. These findings suggest that polyphenol extracts from P. salicina can be potentially used as natural antioxidant and xanthine oxidase inhibitory agents.

Alicaligenes faecalis : identification and study of its antagonistic properties against Botrytis cinerea

A Gram negative aerobic flagellated bacterium with fungal growth inhibitory properties was isolated from a culture of Trichoderma harzianum. According to its cultural characteristics and biochemical properties it was identified as a strain of Alcaligenes (aeca/is Castellani and Chalmers. Antisera prepared in Balbc mice injected with live and heat-killed bacterial cells gave strong reactions with the homologous immunogen and with ATCC 15554, the type strain of A. taeca/is, but not with Escherichia coli or Enterobacter aerogens in immunoprecipitation and dot immunobinding assays. Growth of Botrytis cinerea Pers. and several other fungi was significantly affected when co-cultured with A. taeca/is on solid media. Its detrimental effect on germination and growth of B. cinerea has been found to be associated with antifungal substances produced by the bacterium and released into the growth medium. A biotest for the antibiotic substances, based on their inhibitory effect on germination of B. cinerea conidia, was developed. This biotest was used to study the properties of these substances, the conditions in which they are produced, and to monitor the steps of their separation during extraction procedures. It has been found that at least two substances could be involved in the antagonistic interaction. One of these is a basic volatile substance and has been identified as ammonia. The other substance is a nonvolatile, dialysable, heat stable, polar compound released into the growth medium. After separation of growth medium samples by Sephadex G-10 column chromatography a single peak with a molecular weight below 700 Daltons exhibited inhibitory activity. From its behaviour in electrophoretic separation in agarose gels it seems that this is a neutral or slightly positively charged.

Rapid [Gamma]-amino acid synthesis and the inhibition of the growth and development of oblique banded leaf-roller larvae

The hypothesis that rapid y-aminobutyric acid (GABA) accumulation is a plant defense against phytophagous insects was investigated. Simulation of mechanical damage resulting from phytophagous insect activity increased soybean (Glycine max L.) leaf GABA 10- to 25-fold within 1 to 4 min. Pulverizing leaf tissue resulted in a value of 2. 15 (±O. 11 SE) ~mol GABA per gram fresh weight. Increasing the GABA levels in a synthetic diet from 1.6 to 2.6 Jlffiol GABA per gram fresh weight reduced the growth rates, developmental rates, total biomass (50% reduction), and survival rates (30% reduction) of cultured Oblique banded leaf-roller (OBLR) (Choristonellra rosacealla Harris) larvae. In field experiments OBLR larvae were found predominantly on young terminal leaves which have a reduced capacity to produce GABA in response to mechanical damage. Glutamate decarboxylase (GAD) is a cytosolic enzyme which catalyses the decarboxylation of L-Glu to GABA. GAD is a calmodulin binding enzyme whose activity is stimulated dramatically by increased cytosolic H+ or Ca2 + ion concentrations. Phytophagous insect activity will disrupt the cellular compartmentation of H+ and Ca2 +, activate GAD and subsequent GABA accumulation. In animals GABA is a major inhibitory neurotransmitter. The possible mechanisms resulting in GABA inhibited growth and development of insects are discussed.

Isolation and analysis of a corprinus cinereus DNA fragment showing homology to a fimbrial cDNA from ustilago violacea

Surface proteinaceous fibrils, termed fimbriae, were first identified on gram negative bacteria in the 1940s. Fungal fimbriae, discovered some 25 years later, are found on members of all fungal classes. In the present study, polyclonal antiserum raised against the fimbrial proteins of U. vio/acea were used in order to identify antigenically related proteins from Coprinus cinereus and Schizophy//um commune. Two polypeptides with molecular masses of 37 and 39 kDa from C. cinereus were observed and confirm earlier results. A single previously unidentified 50 kDa polypeptide in S. commune crossreacted with the antiserum. The 50 kDa protein was found to consist of 3 isoforms with isoelectric points ranging from 5.6 to 5.8. A fimbrial cDNA derived from U. vio/acea was used to identify DNA restriction fragments from C. cinereus and S. commune showing homology to the fimbrial transcript of U. vio/acea. Heterologous hybridization with this cDNA was used in order to screen a C. cinereus genomic DNA library. A single clone, A2-3A, with a 14 kbp insert showed strong homology to the pfim3-1 cDNA. The region of homology, a 700 bp Xba I fragment, was subcloned into pUG19. This plasmid was refered to as pXX8. DNA sequence determinations of pXX8 and adjacent fragments from A2-3A suggested that the cloned DNA was a portion of the rONA repeat encoding the small subunit rRNA. DNA sequence analysis of pfim3-1 yielded an incomplete open reading frame. The predicted amino acid sequence codes for a 206 amino acid, 22 kDa polypeptide which contains a domain similar to a transmembrane domain from rat leukocyte antigen, GDS3. As well, an untranslated 576 nucleotide domain showed 81 % homology to pXX8 and 830/0 homology to the 188 rRNA sequence of Ustilago maydis. This sequence was found adjacent to a region of adenine-thymine base pairs presumed to represent the polyadenylation sequence of the fimbrial transcript. The size and extent of homology is sufficient to account for the hybridization of pfim3-1 to rDNA. It is suggested that this domain represents a completely novel regulatory domain within eukaryotes that may enable the observed rapid regeneration of fimbriae in U. violacea.

Study of new yeast strains as novel starter cultures for Riesling icewine production

Icewine is a sweet dessert wine fermented from the juice of grapes naturally frozen on the vine. The production of Icewine faces many challenges such as sluggish fermentation, which often yields wines with low ethanol, and an accumulation of high concentration of volatile acidity, mainly in the form of acetic acid. This project investigated three new yeast strains as novel starter cultures for Icewine fermentation with particular emphasis on reducing acetic acid production: a naturally occurring strain of S. bayanus/S. pastorianus isolated from Icewine grapes, and two hybrids between S. cerevisiae and S. bayanus, AWRI 1571 and AWRI 1572. These strains were evaluated for sugar consumption patterns and metabolic production of ethanol, glycerol and acetic acid, and were compared to the performance of a standard commercial wine yeast KI-VI116. The ITS rONA region of the two A WRI crosses was also analyzed during fermentations to assess their genomic stability. Icewine fermentations were performed in sterile filtered juice, in the absence of indigenous microflora, and also in unfiltered juice in order to mirror commercial wine making practices. The hybrid A WRI 1572 was found to be a promising candidate as a novel starter culture for Icewine production. I t produced 10.3 % v/v of ethanol in sterile Riesling Icewine fermentations and 11.2 % v/v in the unfiltered ones within a reasonable fermentation time (39 days). Its acetic acid production per gram sugar consumed was approximately 30% lower in comparison with commercial wine yeast K I -V 1116 under both sterile filtered and unfiltered fermentations. The natural isolate S. bayanus/S. pastorianus and AWRI 1571 did not appear to be suitable for commercial Icewine production. They reached the target ethanol concentration of approximately 10 % v/v in 39 day fermentations and also produced less acetic acid as a function of both time and sugar consumed in sterile fermentations compared to KI-V1116. However, in unfiltered fermentations, both of them failed to produce the target concentration of ethanol and accumulated high concentration of acetic acid. Both A WRI crosses displayed higher loss of or reduced copies in ITS rDNA region from the S. bayanus parent compared to the S. cerevisiae parent; however, these genomic losses could not be related to the metabolic profile.

Phonon spectra and temperature variation of thermodynamic properties of fcc metals via Finnis-Sinclair type many body potentials: Sutton-Chen and improved Sutton-Chen models

Volume(density)-independent pair-potentials cannot describe metallic cohesion adequately as the presence of the free electron gas renders the total energy strongly dependent on the electron density. The embedded atom method (EAM) addresses this issue by replacing part of the total energy with an explicitly density-dependent term called the embedding function. Finnis and Sinclair proposed a model where the embedding function is taken to be proportional to the square root of the electron density. Models of this type are known as Finnis-Sinclair many body potentials. In this work we study a particular parametrization of the Finnis-Sinclair type potential, called the "Sutton-Chen" model, and a later version, called the "Quantum Sutton-Chen" model, to study the phonon spectra and the temperature variation thermodynamic properties of fcc metals. Both models give poor results for thermal expansion, which can be traced to rapid softening of transverse phonon frequencies with increasing lattice parameter. We identify the power law decay of the electron density with distance assumed by the model as the main cause of this behaviour and show that an exponentially decaying form of charge density improves the results significantly. Results for Sutton-Chen and our improved version of Sutton-Chen models are compared for four fcc metals: Cu, Ag, Au and Pt. The calculated properties are the phonon spectra, thermal expansion coefficient, isobaric heat capacity, adiabatic and isothermal bulk moduli, atomic root-mean-square displacement and Gr\"{u}neisen parameter. For the sake of comparison we have also considered two other models where the distance-dependence of the charge density is an exponential multiplied by polynomials. None of these models exhibits the instability against thermal expansion (premature melting) as shown by the Sutton-Chen model. We also present results obtained via pure pair potential models, in order to identify advantages and disadvantages of methods used to obtain the parameters of these potentials.

The role of Caulobacter crescentus XerC and XerD recombinases in site-specific recombination

XerC et XerD, deux recombinases impliquées dans la recombinaison site spécifique, résolvent les multimères d’ADN en monomères. Cette réaction se produit au niveau du site dif du chromosome, et nécessite le domaine C-terminale de la protéine de division cellulaire FtsK. Caulobacter crescentus est une bactérie aquatique de type Gram-négative qui se retrouve dans plusieurs environnements. Elle présente un cycle cellulaire asymétrique avec deux types de cellules distinctes. Cette propriété peut être utilisée pour synchroniser la croissance d’une population bactérienne pour permettre l’étude de l’expression de gènes à travers le temps et les liens entre le cycle cellulaire et le développement de la bactérie. La liaison à l’ADN et la capacité de former des complexes covalents (phosphotyrosyl) avec le site dif de C. crescentus (ccdif) ont été testé pour les recombinases de C. crescentus (ccXerC et ccXerD). Les deux recombinases ont eu une meilleure liaison au demi-site gauche de ccdif et sont incapable d’effectuer une liaison coopérative, contrairement à ce qui se produit au niveau du site dif de E. coli. La formation de complexes covalents a été testé en utilisant des «substrats suicides avec bris» marqués à la fluorescence ainsi que des protéines de fusion (marquées ou non à la fluorescence). Des complexes ADN-protéines résistants à la chaleur et au SDS ont été observé lors de la réaction de ccXerC et ccXerD de type sauvage avec ccdif, mais pas lors de la réaction de mutants avec le même ADN. Des complexes covalents phosphotyrosine sont formés de façon plus efficace sur les substrats suicides avec un bris au niveau du brin supérieur que ceux ayant un bris au niveau du brin inférieur. Dans les deux cas, c’est ccXerC qui est resté lié de façon covalente à l’ADN de ccdif.

Maternal nutrition and the risk of preeclampsia

La prééclampsie est responsable du quart des mortalités maternelles et est la deuxième cause de décès maternels associés à la grossesse au Canada et dans le monde. L’identification d’une stratégie efficace pour la prévention de la prééclampsie est une priorité et un défi primordial dans les milieux de recherche en obstétrique. Le rôle des éléments nutritifs dans le développement de la prééclampsie a récemment reçu davantage d’attention. Plusieurs études cliniques et épidémiologiques ont été menées pour déterminer les facteurs de risque alimentaires potentiels et examiner les effets d’une supplémentation nutritive dans le développement de troubles hypertensifs de la grossesse. Pour déterminer les effets de suppléments antioxydants pris pendant la grossesse sur le risque d’hypertension gestationnelle (HG) et de prééclampsie, un essai multicentrique contrôlé à double insu a été mené au Canada et au Mexique (An International Trial of Antioxidants in the Prevention of Preeclampsia – INTAPP). Les femmes, stratifiées par risque, étaient assignées au traitement expérimental quotidien (1 gramme de vitamine C et 400 UI de vitamine E) ou au placebo. En raison des effets secondaires potentiels, le recrutement pour l’essai a été arrêté avant que l’échantillon complet ait été constitué. Au total, 2640 femmes éligibles ont accepté d’être recrutées, dont 2363 (89.5%) furent incluses dans les analyses finales. Nous n’avons retrouvé aucune évidence qu’une supplémentation prénatale de vitamines C et E réduisait le risque d’HG et de ses effets secondaires (RR 0,99; IC 95% 0,78-1,26), HG (RR 1,04; IC 95% 0,89-1,22) et prééclampsie (RR 1,04; IC 95% 0,75-1,44). Toutefois, une analyse secondaire a révélé que les vitamines C et E augmentaient le risque de « perte fœtale ou de décès périnatal » (une mesure non spécifiée au préalable) ainsi qu’une rupture prématurée des membranes avant terme. Nous avons mené une étude de cohorte prospective chez les femmes enceintes recrutées dans l’INTAPP afin d’évaluer les relations entre le régime alimentaire maternel en début et fin de grossesse et le risque de prééclampsie et d’HG. Un questionnaire de fréquence alimentaire validé était administré deux fois pendant la grossesse (12-18 semaines, 32-34 semaines). Les analyses furent faites séparément pour les 1537 Canadiennes et les 799 Mexicaines en raison de l’hétérogénéité des régimes alimentaires des deux pays. Parmi les canadiennes, après ajustement pour l’indice de masse corporelle (IMC) précédant la grossesse, le groupe de traitement, le niveau de risque (élevé versus faible) et les autres facteurs de base, nous avons constaté une association significative entre un faible apport alimentaire (quartile inférieur) de potassium (OR 1,79; IC 95% 1,03-3,11) et de zinc (OR 1,90; IC 95% 1,07-3,39) et un risque augmenté de prééclampsie. Toujours chez les Canadiennes, le quartile inférieur de consommation d’acides gras polyinsaturés était associé à un risque augmenté d’HG (OR 1,49; IC 95% 1,09-2,02). Aucun des nutriments analysés n’affectait les risques d’HG ou de prééclampsie chez les Mexicaines. Nous avons entrepris une étude cas-témoins à l’intérieur de la cohorte de l’INTAPP pour établir le lien entre la concentration sérique de vitamines antioxydantes et le risque de prééclampsie. Un total de 115 cas de prééclampsie et 229 témoins ont été inclus. Les concentrations de vitamine E ont été mesurées de façon longitudinale à 12-18 semaines (avant la prise de suppléments), à 24-26 semaines et à 32-34 semaines de grossesse en utilisant la chromatographie liquide de haute performance. Lorsqu’examinée en tant que variable continue et après ajustement multivarié, une concentration de base élevée de gamma-tocophérol était associée à un risque augmenté de prééclampsie (quartile supérieur vs quartile inférieur à 24-26 semaines : OR 2,99, IC 95% 1,13-7,89; à 32-34 semaines : OR 4,37, IC 95% 1,35-14,15). Nous n’avons pas trouvé de lien entre les concentrations de alpha-tocophérol et le risque de prééclampsie. En résumé, nous n’avons pas trouvé d’effets de la supplémentation en vitamines C et E sur le risque de prééclampsie dans l’INTAPP. Nous avons toutefois trouvé, dans la cohorte canadienne, qu’une faible prise de potassium et de zinc, tel qu’estimée par les questionnaires de fréquence alimentaire, était associée à un risque augmenté de prééclampsie. Aussi, une plus grande concentration sérique de gamma-tocophérol pendant la grossesse était associée à un risque augmenté de prééclampsie.

Semisynthetic aminoglycoside antibiotics : toward biomimetic synthesis, evasion of bacterial resistance and reduced toxicity

Les antibiotiques aminoglycosidiques sont des agents bactéricides de grande valeur et d’efficacité à large spectre contre les pathogènes Gram-positifs et Gram-négatifs, dont plusieurs membres naturels et semisynthétiques sont importants dans l’histoire clinique depuis 1950. Des travaux crystallographiques sur le ribosome, récompensés par le prix Nobel, ont démontré comment leurs diverses structures polyaminées sont adaptées pour cibler une hélice d’ARN dans le centre de codage de la sous-unité 30S du ribosome bactérien. Leur interférence avec l’affinité et la cinétique des étapes de sélection et vérification des tARN induit la synthèse de protéines à basse fidélité, et l’inhibition de la translocation, établissant un cercle vicieux d’accumulation d’antibiotique et de stress sur la membrane. En réponse à ces pressions, les pathogènes bactériens ont évolué et disséminé une panoplie de mécanismes de résistance enzymatiques et d’expulsion : tels que les N acétyltransférases, les O phosphotransférases et les O nucleotidyltransférases qui ciblent les groupements hydroxyle et amino sur le coeur des aminoglycosides; des méthyl-transférases, qui ciblent le site de liaison ribosomale; et des pompes d’expulsion actives pour l’élimination sélective des aminoglycosides, qui sont utilisés par les souches Gram-négatives. Les pathogènes les plus problématiques, qui présentent aujourd’hui une forte résilience envers la majorité des classes d’antibiotiques sur le bord de la pan-résistance ont été nommés des bactéries ESKAPE, une mnémonique pour Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et Enterobacteriaceae. La distribution globale des souches avec des mécanismes de résistance envers les standards cliniques aminoglycosides, tels que la tobramycine, l’amikacine et la gentamicine, est comprise entre 20 et 60% des isolées cliniques. Ainsi, les aminoglycosides du type 4,6-disubstitués-2-deoxystreptamine sont inadéquats comme thérapies anti-infectieuses à large spectre. Cependant, la famille des aminoglycosides 4,5-disubstitués, incluant la butirosine, la neomycine et la paromomycine, dont la structure plus complexe, pourrait constituter une alternative. Des collègues dans le groupe Hanessian et collaborateurs d’Achaogen Inc. ont démontré que certains analogues de la paraomomycine et neomycine, modifiés par désoxygénation sur les positions 3’ et 4’, et par substitution avec la chaîne N1-α-hydroxy-γ-aminobutyramide (HABA) provenant de la butirosine, pourrait produire des antibiotiques très prometteurs. Le Chapitre 4 de cette dissertation présente la conception et le développement d’une stratégie semi-synthétique pour produire des nouveaux aminoglycosides améliorés du type 4,5 disubstitués, inspiré par des modifications biosynthétiques de la sisomicine, qui frustrent les mécanismes de résistance bactérienne distribuées globalement. Cette voie de synthèse dépend d’une réaction d’hydrogénolyse de type Tsuji catalysée par palladium, d’abord développée sur des modèles monosaccharides puis subséquemment appliquée pour générer un ensemble d’aminoglycosides hybrides entre la neomycine et la sisomicine. Les études structure-activité des divers analogues de cette nouvelle classe ont été évaluées sur une gamme de 26 souches bactériennes exprimant des mécanismes de résistance enzymatique et d’expulsion qui englobe l’ensemble des pathogènes ESKAPE. Deux des antibiotiques hybrides ont une couverture antibacterienne excellente, et cette étude a mis en évidence des candidats prometteurs pour le développement préclinique. La thérapie avec les antibiotiques aminoglycosidiques est toujours associée à une probabilité de complications néphrotoxiques. Le potentiel de toxicité de chaque aminoglycoside peut être largement corrélé avec le nombre de groupements amino et de désoxygénations. Une hypothèse de longue date dans le domaine indique que les interactions principales sont effectuées par des sels des groupements ammonium, donc l’ajustement des paramètres de pKa pourrait provoquer une dissociation plus rapide avec leurs cibles, une clairance plus efficace et globalement des analogues moins néphrotoxiques. Le Chapitre 5 de cette dissertation présente la conception et la synthèse asymétrique de chaînes N1 HABA β substitutées par mono- et bis-fluoration. Des chaînes qui possèdent des γ-N pKa dans l’intervalle entre 10 et 7.5 ont été appliquées sur une neomycine tétra-désoxygénée pour produire des antibiotiques avancés. Malgré la réduction considérable du γ N pKa, le large spectre bactéricide n’a pas été significativement affecté pour les analogues fluorés isosteriques. De plus, des études structure-toxicité évaluées avec une analyse d’apoptose propriétaire d’Achaogen ont démontré que la nouvelle chaîne β,β difluoro-N1-HABA est moins nocive sur un modèle de cellules de rein humain HK2 et elle est prometteuse pour le développement d’antibiotiques du type neomycine avec des propriétés thérapeutiques améliorées. Le chapitre final de cette dissertation présente la proposition et validation d’une synthèse biomimétique par assemblage spontané du aminoglycoside 66-40C, un dimère C2 symétrique bis-imine macrocyclique à 16 membres. La structure proposée du macrocycle a été affinée par spectroscopie nucléaire à un système trans,trans-bis-azadiène anti-parallèle. Des calculs indiquent que l’effet anomérique de la liaison α glycosidique entre les anneaux A et B fournit la pré-organisation pour le monomère 6’ aldéhydo sisomicine et favorise le produit macrocyclique observé. L’assemblage spontané dans l’eau a été étudié par la dimérisation de trois divers analogues et par des expériences d’entre croisement qui ont démontré la généralité et la stabilité du motif macrocyclique de l'aminoglycoside 66-40C.