Estudos de síntese e transformação de cromonas e 4-quinolonas

Esta dissertação está dividida em duas partes. Na primeira parte reportam-se métodos de síntese de (E)-3-estirilflavonas e (E)/(Z)-2-aril- 4-cloro-3-estiril-2H-cromenos e estudos de ciclização das (E)-3- estirilflavonas em 5-arilbenzo[c]xantonas. Na segunda parte desenvolveram-se novas rotas de síntese de (E)-2-aril-3-estiril-4- quinolonas e posterior transformação em 5-fenil-12- metilbenzo[c]acridonas e 2,4-diarilfuro[3,2-c]quinolinas. Nesta parte estudou-se também a transformação de 2-aril-4-cloro-1,2-dihidroquinolina- 1,3-dicarbaldeídos em (E)/(Z)-2-aril-4-cloro-3-estiril-1,2- di-hidroquinolina-1-carbaldeídos. A síntese de novos derivados de (E)-3-estirilflavonas, abordada na primeira parte desta dissertação, envolveu estudos de otimização da reação de bromação seguida de ciclização de 3-aril-1-(2- hidroxiaril)propano-1,3-dionas/3-aril-3-hidroxi-1-(2-hidroxiaril)prop-2- en-1-onas em 3-bromoflavonas e o desenvolvimento de uma nova rota de síntese de 3-metilflavonas. As 3-metilflavonas foram sujeitas a bromação e seguidamente transformadas em sais de fosfónio antes de serem utilizadas na síntese de (E)-3-estirilflavonas via reação de Wittig. As 3-bromoflavonas foram também usadas na síntese de (E)-3- estirilflavonas via reação de Heck. A síntese de novos derivados de (E)/(Z)-2-aril-4-cloro-3-estiril-2H-cromenos, via reação de Wittig, envolveu a síntese e formilação de flavanonas. A última transformação reportada na primeira parte desta dissertação é a síntese de 5-arilbenzo[c]xantonas por reação de eletrociclização seguida de oxidação de (E)-3-estirilflavonas. Na segunda parte desta dissertação são estudadas duas vias de síntese de 2-aril-1-metil-4-quinolonas. A primeira via de síntese envolve a síntese de N-(2-acetilfenil)benzamidas, sua ciclização em 4-quinolonas seguida de metilação destas. A segunda via envolve a metilação e ciclização de N-(2-acetilfenil)benzamidas obtendo-se, num só passo, as 2-aril-1-metil-4-quinolonas. Posterior iodação das 2-aril-1-metil-4- quinolonas e subsequente reação de Heck das 2-aril-3-iodo-1-metil-4- quinolonas com estirenos comerciais possibilitaram a síntese de (E)-2- aril-3-estiril-1-metil-4-quinolonas. Estudos de eletrociclização seguidos de oxidação das (E)-2-aril-3-estiril-1-metil-4-quinolonas utilizando uma lâmpada de UV de mercúrio de alta pressão possibilitou a síntese de 5- fenil-12-metilbenzo[c]acridonas, enquanto que o aquecimento em refluxo de 1,2,4-triclorobenzeno deu origem a 2,4-diarilfuro[3,2- c]quinolinas. Nesta segunda parte aborda-se também a síntese de 2-aril-4-cloro-1,2- di-hidroquinolina-1,3-dicarbaldeídos, a partir da formilação de 2-aril- 2,3-di-hidro-4-quinolonas e a sua transformação em (E)/(Z)-2-aril-4- cloro-3-estiril-1,2-di-hidroquinolina-1-carbaldeídos por reação de Wittig. Todos os compostos sintetizados foram caracterizados por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de protão e carbono 13C, espectros bidimensionais de correlação heteronuclear (HMBC e HSQC) e, nalguns casos espectros de efeito nuclear Overhauser (NOESY). Os novos produtos foram igualmente caracterizados por espectrometria de massa e sempre que possível análise elementar ou espectrometria de massa de alta resolução.

Síntese e transformação de 4-quinolonas e quinolinas

Compostos do tipo quinolin-4(1H)-ona e quinolina estão presentes em diversas moléculas biologicamente ativas, desde alcalóides naturais a fármacos sintéticos disponíveis comercialmente, sendo que, as quinolin-4(1H)-onas destacam-se essencialmente pela sua atividade antibiótica de largo espectro. Este tipo de compostos têm sido alvo de intensa pesquisa na procura de novas moléculas com potencial aplicação na indústria farmacêutica. Nesta dissertação estabeleceram-se novos métodos de síntese de quinolin-4(1H)- onas e quinolinas e estudou-se a sua reatividade em algumas transformações químicas. No primeiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de (E)-2- estirilquinolin-4(1H)-onas e acridin-9(10H)-onas. Seguidamente, descreve-se a síntese de novas (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas a partir da ciclização de (E)- N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas, que são obtidas através da reação da 2’- aminoacetofenona com derivados do ácido cinâmico. Neste capítulo estão também descritas as transformações das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas em acridin-9(10H)-onas através de reações de Diels-Alder com a Nmetilmaleimida. No entanto, antes de se proceder ao estudo da reação de Diels-Alder foi necessário efetuar a proteção do grupo amina da 4-quinolona para evitar reações secundárias na reação de cicloadição. O estudo da proteção direta do grupo amina das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas conduziu à sintese de derivados da 2-estiril-4-metoxiquinolina como produtos secundários. A falta de regiosseletividade na reação de proteção levou a uma alteração da estratégia e as (E)-2-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas foram sintetizadas a partir da reação de metilação das (E)-N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas seguida de ciclização in situ. As reações foram efetuadas também sob irradiação com micro-ondas e verificou-se que a principal vantagem desta tecnologia está relacionada com a diminuição drástica do tempo de reação. O segundo capítulo centra-se no estudo de reações catalisadas por paládio. Apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência, propriedades biológicas e métodos de síntese de (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas e furo[3,2- c]quinolinas. Seguidamente, descreve-se a síntese da 3-iodoquinolin-4(1H)- ona a partir da reação da 2’-aminoacetofenona com o formato de metilo, seguida de iodação na posição 3. A 3-iodoquinolin-4(1H)-ona será usada como precursor de novas (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas através de reações de Heck com derivados do estireno. Verificou-se, no entanto, que a reação conduzia a baixos rendimentos e a estratégia utilizada para contornar esta situação foi a proteção do grupo amina da quinolona de partida, levando assim à sintese de novas (E)-3-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas em bons resultados. Em alguns casos, as reações de Heck deram origem a derivados do produto secundário ramificado, verificando-se que a reação procede por duas vias mecanísticas. Este estudo foi também efetuado sob irradiação com microondas, no entanto, verificou-se que neste caso esta tecnologia conduz a uma diminuição do tempo, mas também a uma diminuição dos rendimentos. Estudou-se também a reatividade da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona com derivados de arilacetileno em reações de Sonogashira, tendo-se estabelecido novas rotas de síntese de 2-arilfuro[3,2-c]quinolinas e, em alguns casos, de 2-aril-3- (feniletinil)furo[3,2-c]quinolinas como produtos secundários. A 3-iodo-1- metilquinolin-4(1H)-ona foi também usada como reagente de partida em reações de Sonogashira com o fenilacetileno levando à formação de novas 2- fenil-5-metilfuro[3,2-c]quinolin-4(5H)-onas. No terceiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de pirrolo[3,2- c]quinolinas e descreve-se a síntese de novos derivados destes compostos usando a 4-cloro-3-iodoquinolina como sintão. Assim, fez-se reagir a 4-cloro-3- iodoquinolina, preparada a partir da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona, em reações de Sonogashira, levando ao estabelecimento de novas rotas de síntese de 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas. Seguidamente estudou-se a reatividade das 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas em reações de substituição nucleofílica com várias aminas, levando à formação das intermediárias aminoquinolinas que após ciclização conduzem à síntese das novas pirrolo[3,2-c]quinolinas. Em alguns casos estes compostos foram também sintetizados num só passo usando como precursor as 3-(ariletinil)-4-cloroquinolinas, embora em piores rendimentos. Neste capítulo é também testada a reatividade da 3-(ariletinil)-4- cloroquinolina e da 4-cloro-3-iodoquinolina com a azida de sódio, tendo-se obtido as 4-aminoquinolinas correspondentes. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados estruturalmente recorrendo a estudos de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espectros de 1H e 13C e estudos bidimensionais de correlação espectroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efectuados, sempre que possível, espectros de massa (EM) e análises elementares ou espectros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os novos compostos sintetizados.

Novos métodos de síntese de 4-quinolonas e benzo[b]acridonas

As 4-quinolonas e as acridonas são duas importantes famílias de compostos heterocíclicos azotados naturais que apresentam uma variedade de importantes aplicações biológicas. As 4-quinolonas têm sido objecto de extensos estudos devido às suas potenciais aplicações como fortes agentes citotóxicos, antimitóticos e anti-plaquetários e como protectores cardiovasculares, mas o seu uso é principalmente como antibióticos de largo espectro. As acridonas são conhecidas por apresentarem importante actividade antiviral, antiparasitária, contra a leishmania e a malária, e anticancerígena. A variedade de importantes aplicações biológicas das 4-quinolonas e das acridonas e a contínua procura pela comunidade científica de novas substâncias com actividades biológicas atractivas destaca estes compostos como alvos interessantes para a preparação de novos derivados e/ou para o desenvolvimento de novos métodos de síntese destas duas famílias de compostos. No primeiro capítulo desta dissertação descreve-se a síntese dos compostos de partida que tiveram de ser previamente preparados para o desenvolvimento das novas rotas de síntese apresentadas nos capítulos seguintes. A 4-cloro-3- formilquinolina foi obtida através da reacção de Vilsmeier-Haack da 2’-aminoacetofenona enquanto que a 3-formilquinolin-4(1H)-ona foi facilmente preparada por hidrólise ácida da anterior. Foi necessário proteger o grupo amina da quinolin-4(1H)-ona para evitar reacções secundárias e foram descritas as reacções de protecção com o grupo metilo, etoxicarbonilo e ptoluenossulfonilo. Os 2,2-dióxidos de 1,3-di-hidrobenzo[c]tiofeno, necessários para o estudo das reacções de Diels-Alder, não se encontram disponíveis comercialmente e a sua síntese é também descrita. No segundo capítulo reporta-se uma nova e eficiente rota de síntese de (Z)- e (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas a partir da reacção de Wittig da 4-cloro-3- formilquinolina e de 3-formilquinolin-4(1H)-onas com benzilidenotrifenilfosforanos. As (Z)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas foram obtidas com elevada diastereoselectividade a partir da reacção das 3-formilquinolin- 4(1H)-onas N-protegidas enquanto que as (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas foram preparadas através da reacção de Wittig da 4-cloro-3-formilquinolina seguida da hidrólise ácida das respectivas (Z)- e (E)-4-cloro-3-estirilquinolinas obtidas. Ambas as rotas sintéticas são eficientes, independentemente dos substituintes dos benzilidenotrifenilfosforanos. No terceiro capítulo, descreve-se um novo método de síntese de novas benzo[b]acridonas a partir da reacção de Diels-Alder de 3-formilquinolin-4(1H)- onas N-protegidas, que actuam como dienófilos, com dienos altamente reactivos, os orto-benzoquinodimetanos, preparados in situ através da extrusão térmica do dióxido de enxofre dos respectivos 2,2-dióxidos de 1,3-dihidrobenzo[ c]tiofeno. A reacção de cicloadição das 3-formilquinolin-4(1H)-onas N-protegidas com orto-benzoquinodimetanos origina as benzo[b]-1,6,6a,12atetra- hidroacridin-12(7H)-onas esperadas, que são o resultado da referida cicloadição seguida de desformilação in situ, e mostrou ser eficiente apenas quando o grupo amina está derivatizado com um grupo sacador de electrões. A desidrogenação destas benzo[b]-1,6,6a,12a-tetra-hidroacridin-12(7H)-onas em dimetilsulfóxido utilizando uma quantidade catalítica de iodo foi também descrita e originou como produto principal as benzo[b]acridin-12(7H)-onas N-desprotegidas. Todos os compostos novos sintetizados foram caracterizados por diversas técnicas analíticas, especialmente por estudos espectroscópicos de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espectros de 1H e 13C, bidimensionais de correlação espectroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efectuados, sempre que possível, espectros de massa (EM) e análises elementares ou espectros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os compostos novos sintetizados. O tautomerismo da 3-formil- e 3-estirilquinolin-4(1H)-onas e as isomerizações (E) (Z) e rotacional das 3-estirilquinolin-4(1H)-onas e das 4-cloro-3-estirilquinolinas foram estudados através de ressonância magnética nuclear experimental (RMN 1H e 13C) e teórica [B3LYP/6-311++G(d,p)].

4-Quinolonas: novos métodos de síntese e transformação em acridonas

A presente dissertação é constituída por quatro capítulos, organizados em introdução geral, discussão do trabalho desenvolvido na síntese de quinolin-4(1H)-onas e acridonas, caracterização estrutural dos novos compostos sintetizados e parte experimental. No primeiro capítulo desta dissertação é apresentada uma breve revisão bibliográfica de quinolin-4(1H)-onas e acridonas, abrangendo a respectiva nomenclatura, ocorrência natural e métodos de síntese. O segundo capítulo engloba estudos da reactividade de (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas e (E)-N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas como dienófilos com o-benzoquinodimetanos, gerados in situ a partir da extrusão quelotrópica do dióxido de enxofre de 2,2-dióxidos de 1,3-di-hidrobenzo[c]tiofenos. Estes estudos conduziram à obtenção de novas 2-(3-aril-1,2,3,4-tetra-hidronaftalen-2-il)-1-metilquinolin-4(1H)-onas e análogos não substituídos no átomo de azoto N1 da quinolin-4(1H)-ona. Em seguida foram estudadas as reações de desidrogenação e fotociclização dos compostos obtidos anteriormente, com vista à obtenção de novas 2-(3-arilnaftalen-2-il)-1-metilquinolin-4(1H)-onas, análogos não substituídos em N1 e de novas acridonas. No segundo capítulo também é abordada a síntese dos compostos precursores, as (E)-N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas, as (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas e os 2,2-dióxidos de 1,3-di-hidrobenzo[c]tiofenos. No terceiro capitulo é discutida a caracterização estrutural das novas quinolin-4(1H)-onas e acridona sintetizadas, com estudos de espetroscopia de ressonância magnética nuclear 1D (1H e 13C) e 2D (homo- e heteronuclear). O quarto capítulo inclui toda a parte experimental, contendo os procedimentos optimizados para a síntese e purificação destes compostos, e a caracterização estrutural dos novos compostos sintetizados.

4-(2-hydroxyethyl)anilinium 3-carboxy-4-hydroxybenzenesulfonate monohydrate

In the structure of the title compound C8H12NO+ C7H5O6S- . H2O, from the reaction of 2-(4-aminophenyl)ethanol with 5-sulfosalicylic acid, the cations form head-to-tail hydrogen-bonded chains through C1/1(9) anilinium N+-H...O(hydroxyl} interactions while the anions also form similar but C1/1(8)-linked chains through carboxylic acid O-..O(sulfonate) interactions. The chains inter-associate through a number of N-H...O and O-H...O bridging interactions giving a two-dimensional array in the ab plane.

Hexaaquamagnesium bis(3-carboxy-4-hydroxybenzenesulfonate) dihydrate

In the structure of the title compound, [Mg(H2O)6]2+ 2(C7H5O6S-). 2(H2O), the octahedral complex cations lie on crystallographic inversion centres and are hydrogen-bonded through the coordinated waters to the substituted benzenesulfonate monoanions and the water molecules of solvation, and together with a carboxylic acid O-H...O(sulfonate) association, give a three-dimensional structure.

Partial agonists of the [alpha]3[beta]4[ast] neuronal nicotinic acetylcholine receptor reduce ethanol consumption and seeking in rats

Alcohol use disorders (AUDs) impact millions of individuals and there remain few effective treatment strategies. Despite evidence that neuronal nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) have a role in AUDs, it has not been established which subtypes of the nAChR are involved. Recent human genetic association studies have implicated the gene cluster CHRNA3-CHRNA5-CHRNB4 encoding the α3, α5, and β4 subunits of the nAChR in susceptibility to develop nicotine and alcohol dependence; however, their role in ethanol-mediated behaviors is unknown due to the lack of suitable and selective research tools. To determine the role of the α3, and β4 subunits of the nAChR in ethanol self-administration, we developed and characterized high-affinity partial agonists at α3β4 nAChRs, CP-601932, and PF-4575180. Both CP-601932 and PF-4575180 selectively decrease ethanol but not sucrose consumption and operant self-administration following long-term exposure. We show that the functional potencies of CP-601932 and PF-4575180 at α3β4 nAChRs correlate with their unbound rat brain concentrations, suggesting that the effects on ethanol self-administration are mediated via interaction with α3β4 nAChRs. Also varenicline, an approved smoking cessation aid previously shown to decrease ethanol consumption and seeking in rats and mice, reduces ethanol intake at unbound brain concentrations that allow functional interactions with α3β4 nAChRs. Furthermore, the selective α4β2(*) nAChR antagonist, DHβE, did not reduce ethanol intake. Together, these data provide further support for the human genetic association studies, implicating CHRNA3 and CHRNB4 genes in ethanol-mediated behaviors. CP-601932 has been shown to be safe in humans and may represent a potential novel treatment for AUDs.

4-(4-Nitrobenzyl)pyridinium 3-carboxy-4-hydroxybenzenesulfonate

In the title salt, C12H11N2O2+·C7H5O6S-, the dihedral angle between the benzene and pyridine rings in the 4-(4-nitrobenzyl)pyridinium cation is 82.7 (2)°. Within the anion there is an intramolecular hydroxy-O-HO(carboxylic acid) bond. In the crystal, the cation forms a single N+-HOsulfonate hydrogen bond with the anion. These cation-anion pairs interact through duplex anion carboxylic acid O-HOsulfonate hydrogen bonds, giving a centrosymmetric cyclic association [graph set R22(16)]. The crystals studied were non-merohedrally twinned.

Hydrogen bonding in two ammonium salts of 5-sulfosalicylic acid : ammonium 3-carboxy-4-hydroxybenzenesulfonate monohydrate and triammonium 3-carboxy-4-hydroxybenzenesulfonate 3-carboxylato-4-hydroxybenzenesulfonate

The structures of two ammonium salts of 3-carboxy-4-hydroxybenzenesulfonic acid (5-sulfosalicylic acid, 5-SSA) have been determined at 200 K. In the 1:1 hydrated salt, ammonium 3-carboxy-4-hydroxybenzenesulfonate monohydrate, NH4+·C7H5O6S-·H2O, (I), the 5-SSA- monoanions give two types of head-to-tail laterally linked cyclic hydrogen-bonding associations, both with graph-set R44(20). The first involves both carboxylic acid O-HOwater and water O-HOsulfonate hydrogen bonds at one end, and ammonium N-HOsulfonate and N-HOcarboxy hydrogen bonds at the other. The second association is centrosymmetric, with end linkages through water O-HOsulfonate hydrogen bonds. These conjoined units form stacks down c and are extended into a three-dimensional framework structure through N-HO and water O-HO hydrogen bonds to sulfonate O-atom acceptors. Anhydrous triammonium 3-carboxy-4-hydroxybenzenesulfonate 3-carboxylato-4-hydroxybenzenesulfonate, 3NH4+·C7H4O6S2-·C7H5O6S-, (II), is unusual, having both dianionic 5-SSA2- and monoanionic 5-SSA- species. These are linked by a carboxylic acid O-HO hydrogen bond and, together with the three ammonium cations (two on general sites and the third comprising two independent half-cations lying on crystallographic twofold rotation axes), give a pseudo-centrosymmetric asymmetric unit. Cation-anion hydrogen bonding within this layered unit involves a cyclic R33(8) association which, together with extensive peripheral N-HO hydrogen bonding involving both sulfonate and carboxy/carboxylate acceptors, gives a three-dimensional framework structure. This work further demonstrates the utility of the 5-SSA- monoanion for the generation of stable hydrogen-bonded crystalline materials, and provides the structure of a dianionic 5-SSA2- species of which there are only a few examples in the crystallographic literature.

Analysis of androgen and anti-androgen regulation of KLK-related peptidase 2, 3, and 4 alternative transcripts in prostate cancer

We assessed whether alternative transcripts (using KLK2, KLK3 and KLK4 as models) are differentially regulated by androgens and anti-androgens as an indicator of prostate cancers as they acquire treatment resistance. Using RNAseq of LNCaP cells treated with dihydrotestosterone, bicalutamide and enzalutamide, we show that the expression of variant KLK transcripts is markedly different to other variant transcripts at those loci. We also reveal that KLK variants are also over 2-fold more highly expressed in prostate cancers compared to their corresponding normal prostate. We propose that androgens and anti-androgens can activate specific variant transcripts of critical prostate cancer genes during treatment resistance

Design and synthesis of a screening library using the natural product scaffold 3-chloro-4-hydroxyphenylacetic acid

The fungal metabolite 3-chloro-4-hydroxyphenylacetic acid (1) was utilized in the generation of a unique drug-like screening library using parallel solution-phase synthesis. A 20-membered amide library (3–22) was generated by first converting 1 to methyl (3-chloro-4-hydroxyphenyl)acetate (2), then reacting this scaffold with a diverse series of primary amines via a solvent-free aminolysis procedure. The structures of the synthetic analogues (3–22) were elucidated by spectroscopic data analysis. The structures of compounds 8, 12, and 22 were confirmed by single X-ray crystallographic analysis. All compounds were evaluated for cytotoxicity against a human prostate cancer cell line (LNCaP) and for antiparasitic activity toward Trypanosoma brucei brucei and Plasmodium falciparum and showed no significant activity at 10 μM. The library was also tested for effects on the lipid content of LNCaP and PC-3 prostate cancer cells, and it was demonstrated that the fluorobenzyl analogues (12–14) significantly reduced cellular phospholipid and neutral lipid levels.

MATLAB/Simulink simulation and C2000 code generation model for a grid-interactive 3-phase 4-wire inverter

This work is a MATLAB/Simulink model of a controller for a three-phase, four-wire, grid-interactive inverter. The model provides capacity for simulating the performance of power electroinic hardware, as well as code generation for an embedded controller. The implemented hardware topology is a three-leg bridge with a neutral connection to the centre-tap of the DC bus. An LQR-based current controller and MAF-based phase detector are implemented. The model is configured for code generation for a Texas Instruments TMS320F28335 Digital Signal Processor (DSP).

Methyl 1H-1,2,3-triazole-4-carboxylate

The title compound, C4H5N3O2, features an essentially planar molecule (r.m.s. deviation for all non-H atoms = 0.013 angstrom). The crystal structure is stabilized by intermolecular N-H center dot center dot center dot O hydrogen bonds and pi-pi stacking interactions (centroid centroid distance 3.882 angstrom).

Phase Equilibria in the System $Al_{2}O_{3}-CaO-CoO$ and Gibbs Energy of Formation of $Ca_{3}CoAl_{4}O_{10}$

The floating-zone method with different growth ambiences has been used to selectively obtain hexagonal or orthorhombic DyMnO3 single crystals. The crystals were characterized by x-ray powder diffraction of ground specimens and a structure refinement as well as electron diffraction. We report magnetic susceptibility, magnetization and specific heat studies of this multiferroic compound in both the hexagonal and the orthorhombic structure. The hexagonal DyMnO3 shows magnetic ordering of Mn3+ (S = 2) spins on a triangular Mn lattice at T-N(Mn) = 57 K characterized by a cusp in the specific heat. This transition is not apparent in the magnetic susceptibility due to the frustration on the Mn triangular lattice and the dominating paramagnetic susceptibility of the Dy3+ (S = 9/2) spins. At T-N(Dy) = 3 K, a partial antiferromagnetic order of Dy moments has been observed. In comparison, the magnetic data for orthorhombic DyMnO3 display three transitions. The data broadly agree with results from earlier neutron diffraction experiments, which allows for the following assignment: a transition from an incommensurate antiferromagnetic ordering of Mn3+ spins at T-N(Mn) = 39 K, a lock-in transition at Tlock-in = 16 K and a second antiferromagnetic transition at T-N(Dy) = 5 K due to the ordering of Dy moments. Both the hexagonal and the orthorhombic crystals show magnetic anisotropy and complex magnetic properties due to 4f-4f and 4f-3d couplings.

Latent TGF-β binding proteins -3 and -4 : transcriptional control and extracellular matrix targeting

Extracellular matrix (ECM) is a complex network of various proteins and proteoglycans which provides tissues with structural strength and resilience. By harvesting signaling molecules like growth factors ECM has the capacity to control cellular functions including proliferation, differentiation and cell survival. Latent transforming growth factor β (TGF-β) binding proteins (LTBPs) associate fibrillar structures of the ECM and mediate the efficient secretion and ECM deposition of latent TGF-β. The current work was conducted to determine the regulatory regions of LTBP-3 and -4 genes to gain insight into their tissue-specific expression which also has impact on TGF-β biology. Furthermore, the current research aimed at defining the ECM targeting of the N-terminal variants of LTBP-4 (LTBP-4S and -4L), which is required to understand their functions in tissues and to gain insight into conditions in which TGF-β is activated. To characterize the regulatory regions of LTBP-3 and -4 genes in silico and functional promoter analysis techniques were employed. It was found that the expression of LTBP-4S and -4L are under control of two independent promoters. This finding was in accordance with the observed expression patterns of LTBP-4S and -4L in human tissues. All promoter regions characterized in this study were TATAless, GC-rich and highly conserved between human and mouse species. Putative binding sites for Sp1 and GATA family of transcription factors were recognized in all of these regulatory regions. It is possible that these transcription factors control the basal expression of LTBP-3 and -4 genes. Smad binding element was found within the LTBP-3 and -4S promoter regions, but it was not present in LTBP-4L promoter. Although this element important for TGF-β signaling was present in LTBP-4S promoter, TGF-β did not induce its transcriptional activity. LTBP-3 promoter activity and mRNA expression instead were stimulated by TGF-β1 in osteosarcoma cells. It was found that the stimulatory effect of TGF-β was mediated by Smad and Erk MAPK signaling pathways. The current work explored the ECM targeting of LTBP-4S and identified binding partners of this protein. It was found that the N-terminal end of LTBP-4S possesses fibronectin (FN) binding sites which are critical for its ECM targeting. FN deficient fibroblasts incorporated LTBP-4S into their ECM only after addition of exogenous FN. Furthermore, LTBP-4S was found to have heparin binding regions, of which the C-terminal binding site mediated fibroblast adhesion. Soluble heparin prevented the ECM association of LTBP-4S in fibroblast cultures. In the current work it was observed that there are significant differences in the secretion, processing and ECM targeting of LTBP-4S and -4L. Interestingly, it was observed that most of the secreted LTBP-4L was associated with latent TGF-β1, whereas LTBP-4S was mainly secreted as a free form from CHO cells. This thesis provides information on transcriptional regulation of LTBP-3 and -4 genes, which is required for the deeper understanding of their tissue-specific functions. Further, the current work elucidates the structural variability of LTBPs, which appears to have impact on secretion and ECM targeting of TGF-β. These findings may advance understanding the abnormal activation of TGF-β which is associated with connective tissue disorders and cancer.