Dicopper(II) complexes showing DNA hydrolase activity and monomeric adduct formation with bis(4-nitrophenyl)phosphate

Ferromagnetic dicopper(II) complexes [Cu(2)(mu-O(2)CCH(3))(mu-OH)(L)(2)(mu-L(1))](PF(6))(2), where L = 1,10-phenanthroline (phen), L(1) = H(2)O in 1 and L = dipyrido[3,2-d:2',3'-f]quinoxaline (dpq), L(1) = CH(3)CN in 2, are prepared and structurally characterized. Crystals of 1 and 2 belong to the monoclinic space group of P2(1)/n and P2(1)/m, respectively. The copper(II) centers display distorted square-pyramidal geometry having a phenanthroline base and two oxygen atoms of the bridging hydroxo and acetate group in the basal plane. The fifth coordination site has weak axially bound bridging solvent molecule H(2)O in 1 and CH(3)CN in 2. The Cu center dot center dot center dot Cu distances are 3.034 and 3.046 angstrom in 1 and 2, respectively. The complexes show efficient hydrolytic cleavage of supercoiled pUC19 DNA as evidenced from the mechanistic studies that include T4 DNA ligase experiments. The binuclear complexes form monomeric copper(II) adducts [Cu(L)(2)(BNPP)](PF(6)) (L = phen, 3; dpq, 4) with bis(4-nitrophenyl)phosphate (BNPP) as a model phosphodiester. The crystal structures of 3 and 4 reveal distorted trigonal bipyramidal geometry in which BNPP binds through the oxygen atom of the phosphate. The kinetic data of the DNA cleavage reactions of the binuclear complexes under pseudo- and true-Michaelis-Menten conditions indicate remarkable enhancement in the DNA hydrolysis rate in comparison to the control data. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of Micelles and Vesicles on the Oximolysis of p-Nitrophenyl Diphenyl Phosphate: A Model System for Surfactant-Based Skin-defensive Formulations against Organophosphates

The rates of oximolysis of p-nitrophenyl diphenyl phosphate (PNPDPP) by Acetophenoxime; 10-phenyl-10-hydi-oxyiminodecanoic acid; 4-(9-carboxynonanyl)-1-(9-carboxy-1-hydroyiminononanyl) benzene; 1-dodecyl-2-[(hydroxyimino)methyl]-pyridinium chloride (IV) and N-methylpyridinium-2-aldoxime chloride were determined in micelles of N-hexadecyl-N,N,N-trimethylammonium chloride (CTAC), N-hexadecyl-N,N-dimethylammonium propanesulfonate and dioctadecyldimethylammonium chloride (DODAC) vesicles. The effects of CTAC micelles and DODAC vesicles on the rates of oxymolysis of O,O-Diethyl O-(4-nitrophenyl) phosphate (paraoxon) by oxime IV were also determined. Analysis of micellar and vesicular effects on oximolysis of PNPDPP, using pseudophase or pseudophase with explicit consideration of ion exchange models, required the determination of the aggregate`s effects on the pK(a), of oximes and on the rates of PNPDPP hydrolysis. All aggregates increased the rate of oximolysis of PNPDPP and the results were analyzed quantitatively. In particular, DODAC vesicles catalyzed the reaction and increased the rate of oximolysis of PNPDPP by IV several million fold at pH`s compatible with pharmaceutical formulations. The rate increase produced by DODAC vesicles on the rate of oximolysis paraoxon by IV demonstrates the pharmaceutical potential of this system, since the substrate is used as an agricultural defensive agent and the surfactant is extensively employed in cosmetic formulations. (C) 2008 Wiley-Liss, Inc. and the American Pharmacists Association J Pharm Sci 98:1040-1052, 2009

Structure of ethyl 1,2,2-tricyano 3-(4-nitrophenyl)-cyclopropane-1-carboxylate

C15HIoN404, monoclinic, P2~/c, a = 10.694(8), b = 11.743 (8), c - 12.658 (8) A, fl = 113.10 (7) °, V = 1462.1 A 3, Z = 4, O m = 1 "38, O c = 1.408 g cm -3, t,t(MoKa, ~, = 0.7107 ]~) = 0.99 cm -i, F(000) = 640. The structure was solved by direct methods and refined to an R value of 0.054 using 1398 intensity measurements. The relative magnitudes of interaction of the substituents and the extent to which a ring can accommodate interactions with substituents are discussed.

Structure of ethyl 1,2,2-tricyano-3-(4-nitrophenyl)-cyclopropane-1-carboxylate

C15HIoN404, monoclinic, P2~/c, a = 10.694(8), b = 11.743 (8), c - 12.658 (8) A, fl = 113.10 (7) °, V = 1462.1 A 3, Z = 4, O m = 1 "38, O c = 1.408 g cm -3, t,t(MoKa, ~, = 0.7107 ]~) = 0.99 cm -i, F(000) = 640. The structure was solved by direct methods and refined to an R value of 0.054 using 1398 intensity measurements. The relative magnitudes of interaction of the substituents and the extent to which a ring can accommodate interactions with substituents are discussed.

Studies on the stability of polyazamacrocycle-Eu (Tb) by potentiometry and its catalytic hydrolysis on phosphate diester

The stability constants and species distributions of complexes of two lanthanide ions, Eu (III) and Tb(III), with a macrocyclic ligand, 3,6, 9, 17 20, 23-hexaazo-29, 30-dihydroxy-13, 27-dimethyl-tricylco-[23,3,1,1(11,15)] triaconta-1 (28) 11,13,15 (30), 25 26-hexane (BDBPH), in 1: 1 and 2: 1 system, were determined potentiometrically in 50% ethanol solution, at 35.0 degrees C and I = 0.100 mol/L (KCl). The two metal ions could form deprotonated mono- or dinuclear complexes with BDBPH with high stability after the three protons of the ligand completely neutralized. At higher pH values, Eu(M) could not form hydroxo complexes with BDBPH, while Tb(III) could form hydroxo complexes in the types of M2L(OH) M2L(OH)(2) and M2L (OH)(2). The kinetic study on the hydrolysis reaction of his (4-nitrophenyl) phosphate (BNPP) catalyzed by Tb-BDBPH system (2:1) was carried out in aqueous solution (pH 7.0 similar to 10.0) at 35 degrees C with I = 0.1000 mol/L (KCl). The second-order rate constant k(BNPP) (2.3 x 10(-3) (mol/L)(-1)center dot s(-1)) was determined. The dinuclear monohydroxo species, L-Tb-2-OH, is kinetically active species.

Comparative evaluation of 2,3-bis[2-methyloxy-4-nitro-5-sulfophenyl]-2H-tetrazolium-5-carboxanilide (XTT) and 2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2, 4-disulfophenyl)2H-tetrazolium, monosodium salt (WST-8) rapid colorimetric assays for antimicrobial susceptibility testing of staphylococci and ESBL-producing clinical isolates

A new generation of water soluble tetrazolium salts have recently become available and in this study we compared a colorimetric assay developed using one of these salts, 2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2, 4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt (WST-8), with a previously developed 2,3-bis[2-methyloxy-4-nitro-5-sulfophenyl]-2H-tetrazolium-5-carboxanilide(XTT) colorimetric assay to determine which agent is most suitable for use as a colorimetric indicator in susceptibility testing. The MICs of 6 antibiotics were determined for 33 staphylococci using both colorimetric assays and compared with those obtained using the British Society for Antimicrobial Chemotherapy reference broth microdilution method. Absolute categorical agreement between the reference and test methods ranged from 79% (cefuroxime) to 100% (vancomycin) for both assays. No minor or major errors occurred using either assay with very major errors ranging from zero (vancomycin) to seven (cefuroxime). Analysis of the distribution of differences in the 1092 dilution MIC results revealed overall agreement, within the accuracy limits of the standard test ( 1 1092 dilution), using the XTT and WST-8 assays of 98% and 88%, respectively. Further studies on 31 ESBL-producing isolates were performed using the XTT method with absolute categorical agreement ranging from 87% (nitrofurantoin) to 100% (ofloxacin and meropenem). No errors were noted for either ofloxacin or meropenem with overall agreement of 91%. The data suggests that XTT is more reliable and accurate than WST-8 for use in a rapid antimicrobial susceptibility test. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Crystal structure of pyridinium 1,1 '-bis(4-hydroxy-pyrimid-6-on-2-thion-5-yl)-1 ''-(4-nitrophenyl)methane methanol solvate monohydrate, (C5H6N)(C15H10N5O6S2)center dot CH3OH center dot H2O

C21H22N6O8S2, monoclinic, P12(1)/n1 (no. 14), a = 10.1931(8) angstrom, b = 11.9627(7) angstrom, c = 20.299(2) angstrom, beta = 95.131(4)degrees, V = 2465.2 A(3), Z = 4, R-gt(F) = 0.079, wR(ref)(F-2) = 0.229, T = 100 K.

Comparative evaluation of 2,3-bis [2-methyloxy-4-nitro-5-sulfophenyl]-2H-tetrazolium-5-carboxanilide (XTT) and 2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2, 4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt (WST-8) rapid colorimetric assays for antimicrobial susceptibility testing of staphylococci and ESBL-producing clinical isolates

A new generation of water soluble tetrazolium salts have recently become available and in this study we compared a colorimetric assay developed using one of these salts, 2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2, 4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt (WST-8), with a previously developed 2,3-bis [2-methyloxy-4-nitro-5-sulfophenyl]-2H-tetrazolium-5-carboxanilide (XTT) colorimetric assay to determine which agent is most suitable for use as a colorimetric indicator in susceptibility testing. The MICs of 6 antibiotics were determined for 33 staphylococci using both colorimetric assays and compared with those obtained using the British Society for Antimicrobial Chemotherapy reference broth microdilution method. Absolute categorical agreement between the reference and test methods ranged from 79% (cefuroxime) to 100% (vancomycin) for both assays. No minor or major errors occurred using either assay with very major errors ranging from zero (vancomycin) to seven (cefuroxime). Analysis of the distribution of differences in the log2 dilution MIC results revealed overall agreement, within the accuracy limits of the standard test (± 1 log2 dilution), using the XTT and WST-8 assays of 98% and 88%, respectively. Further studies on 31 ESBL-producing isolates were performed using the XTT method with absolute categorical agreement ranging from 87% (nitrofurantoin) to 100% (ofloxacin and meropenem). No errors were noted for either ofloxacin or meropenem with overall agreement of 91%. The data suggests that XTT is more reliable and accurate than WST-8 for use in a rapid antimicrobial susceptibility test.

Suicide nucleophilic attack: Reactions of benzohydroxamate anion with bis(2,4-dinitrophenyl) phosphate

(Chemical Equation Presented) The reaction between the benzohydroxamate anion (BHO-) and bis(2,4-dinitrophenyl)phosphate (BDNPP) has been examined kinetically, and the products were characterized by mass and NMR spectroscopy. The nucleophilic attack of BHO- follows two reaction paths: (i) at phosphorus, giving an unstable intermediate that undergoes a Lossen rearrangement to phenyl isocyanate, aniline, diphenylurea, and O-phenylcarbamyl benzohydroxamate; and (ii) on the aromatic carbon, giving an intermediate that was detected but slowly decomposes to aniline and 2,4-dinitrophenol. Thus, the benzohydroxamate anion can be considered a self-destructive molecular scissor since it reacts and loses its nucleophilic ability. © 2009 American Chemical Society.

The mechanism of dephosphorylation of bis(2,4-dinitrophenyl) phosphate in mixed micelles of cationic surfactants and lauryl hydroxamic acid

(Figure Presented) Mixed micelles of cetyltrimethylammonium bromide (CTABr) or dodecyltrimethylammonium bromide (DTABr) and the α-nucleophile, lauryl hydroxamic acid (LHA) accelerate dephosphorylation of bis(2,4-dinitrophenyl) phosphate (BDNPP) over the pH range 4-10. With a 0.1 mole fraction of LHA in DTABr or CTABr, dephosphorylation of BDNPP is approximately 10 4-fold faster than its spontaneous hydrolysis, and monoanionic LHA - is the reactive species. The results are consistent with a mechanism involving concurrent nucleophilic attack by hydroxamate ion (i) on the aromatic carbon, giving an intermediate that decomposes to undecylamine and 2,4-dinitrophenol, and (ii) at phosphorus, giving an unstable intermediate that undergoes a Lossen rearrangement yielding a series of derivatives including N,N-dialkylurea, undecylamine, undecyl isocyanate, and carbamyl hydroxamate. © 2009 American Chemical Society.

Kinetics and product distribution of p-nitrophenyl phosphate dianion solvolysis in ternary DMSO/alcohol/water mixtures are compatible with metaphosphate formation

The rate of solvolysis of p-nitrophenyl phosphate (PNPP) dianion in DMSO/water strongly decreases by increasing water concentration. Addition of linear alcohols (methanol, propanol, butanol, pentanol, and hexanol) at constant DMSO/water molar ratio produced an even sharper rate decrease. Alkyl phosphate formation, resulting from PNPP solvolysis in ternary DMSO/water/alcohol mixtures, increased with alcohol concentration and was essentially temperature independent. Methanol and hexanol were the poorest nucleophiles under all conditions. Activation energies and enthalpies for solvolysis in ternary mixtures were similar and entropies varied with alcohol concentration. Taken together these results can be best interpreted in terms of a dissociative mechanism with the intervention of metaphosphate. Copyright (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

5-(1-(4-phenyl)-3-(4-nitrophenyl)triazene)-10,15,20-triphenylporphyrin: a new triazene-porphyrin dye and its spectroelectrochemical properties

The new triazene-porphyrin dye 5-(1-(4-phenyl)-3-(4-nitrophenyl)triazene)-10,15,20-triphenylporphyrin, encompassing a reactive protonated triazene moiety, was prepared starting from meso-tetraphenylporphyrin (H2TPP), first converting it to the 5-(4-nitrophenyl)-10,15,20-triphenylporphyrin, then reducing to the 5-(4-aminophenyl)-10,15,20-tri(phenyl) porphyrin intermediate, and reacting with the diazonium salt of 4-nitroaniline; and characterized by spectroscopic and electrochemical methods. The absorption spectrum of the neutral species resembled the sum of H2TPP and of 1,3-bis(4-nitrophenyl) triazene spectrum, but the deprotonated anionic species showed more delocalized frontier orbitals, behaving as a push-pull system exhibiting triazenide-to-porphyrin charge-transfer transitions.

Biochemical analysis of the phosphatase domain of the human soluble epoxide hydrolase (sEH)

Die lösliche Epoxidhydrolase (sEH) gehört zur Familie der Epoxidhydrolase-Enzyme. Die Rolle der sEH besteht klassischerweise in der Detoxifikation, durch Umwandlung potenziell schädlicher Epoxide in deren unschädliche Diol-Form. Hauptsächlich setzt die sEH endogene, der Arachidonsäure verwandte Signalmoleküle, wie beispielsweise die Epoxyeicosatrienoic acid, zu den entsprechenden Diolen um. Daher könnte die sEH als ein Zielenzym in der Therapie von Bluthochdruck und Entzündungen sowie diverser anderer Erkrankungen eingesetzt werden. rnDie sEH ist ein Homodimer, in dem jede Untereinheit aus zwei Domänen aufgebaut ist. Das katalytische Zentrum der Epoxidhydrolaseaktivität befindet sich in der 35 kD großen C-terminalen Domäne. Dieser Bereich der sEH s wurde bereits im Detail untersucht und nahezu alle katalytischen Eigenschaften des Enzyms sowie deren dazugehörige Funktionen sind in Zusammenhang mit dieser Domäne bekannt. Im Gegensatz dazu ist über die 25 kD große N-terminale Domäne wenig bekannt. Die N-terminale Domäne der sEH wird zur Haloacid Dehalogenase (HAD) Superfamilie von Hydrolasen gezählt, jedoch war die Funktion dieses N-terminal Domäne lange ungeklärt. Wir haben in unserer Arbeitsgruppe zum ersten Mal zeigen können, dass die sEH in Säugern ein bifunktionelles Enzym ist, welches zusätzlich zur allgemein bekannten Enzymaktivität im C-terminalen Bereich eine weitere enzymatische Funktion mit Mg2+-abhängiger Phosphataseaktivität in der N-terminalen Domäne aufweist. Aufgrund der Homologie der N-terminalen Domäne mit anderen Enzymen der HAD Familie wird für die Ausübung der Phosphatasefunktion (Dephosphorylierung) eine Reaktion in zwei Schritten angenommen.rnUm den katalytischen Mechanismus der Dephosphorylierung weiter aufzuklären, wurden biochemische Analysen der humanen sEH Phosphatase durch Generierung von Mutationen im aktiven Zentrum mittels ortsspezifischer Mutagenese durchgeführt. Hiermit sollten die an der katalytischen Aktivität beteiligten Aminosäurereste im aktiven Zentrum identifiziert und deren Rolle bei der Dephosphorylierung spezifiziert werden. rnrnAuf Basis der strukturellen und möglichen funktionellen Ähnlichkeiten der sEH und anderen Mitgliedern der HAD Superfamilie wurden Aminosäuren (konservierte und teilweise konservierte Aminosäuren) im aktiven Zentrum der sEH Phosphatase-Domäne als Kandidaten ausgewählt.rnVon den Phosphatase-Domäne bildenden Aminosäuren wurden acht ausgewählt (Asp9 (D9), Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124), Lys160 (K160), Asp184 (D184), Asp185 (D185), Asn189 (N189)), die mittels ortsspezifischer Mutagenese durch nicht funktionelle Aminosäuren ausgetauscht werden sollten. Dazu wurde jede der ausgewählten Aminosäuren durch mindestens zwei alternative Aminosäuren ersetzt: entweder durch Alanin oder durch eine Aminosäure ähnlich der im Wildtyp-Enzym. Insgesamt wurden 18 verschiedene rekombinante Klone generiert, die für eine mutante sEH Phosphatase Domäne kodieren, in dem lediglich eine Aminosäure gegenüber dem Wildtyp-Enzym ersetzt wurde. Die 18 Mutanten sowie das Wildtyp (Sequenz der N-terminalen Domäne ohne Mutation) wurden in einem Expressionsvektor in E.coli kloniert und die Nukleotidsequenz durch Restriktionsverdau sowie Sequenzierung bestätigt. Die so generierte N-terminale Domäne der sEH (25kD Untereinheit) wurde dann mittels Metallaffinitätschromatographie erfolgreich aufgereinigt und auf Phosphataseaktivität gegenüber des allgemeinen Substrats 4-Nitophenylphosphat getestet. Diejenigen Mutanten, die Phosphataseaktivität zeigten, wurden anschließend kinetischen Tests unterzogen. Basiered auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen wurden kinetische Parameter mittels vier gut etablierter Methoden berechnet und die Ergebnisse mit der „direct linear blot“ Methode interpretiert. rnDie Ergebnisse zeigten, dass die meisten der 18 generierten Mutanten inaktiv waren oder einen Großteil der Enzymaktivität (Vmax) gegenüber dem Wildtyp verloren (WT: Vmax=77.34 nmol-1 mg-1 min). Dieser Verlust an Enzymaktivität ließ sich nicht durch einen Verlust an struktureller Integrität erklären, da der Wildtyp und die mutanten Proteine in der Chromatographie das gleiche Verhalten zeigten. Alle Aminosäureaustausche Asp9 (D9), Lys160 (K160), Asp184 (D184) und Asn189 (N189) führten zum kompletten Verlust der Phosphataseaktivität, was auf deren katalytische Funktion im N-terminalen Bereich der sEH hindeutet. Bei einem Teil der Aminosäureaustausche die für Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124) und Asn185 (D185) durchgeführt wurden, kam es, verglichen mit dem Wildtyp, zu einer starken Reduktion der Phosphataseaktivität, die aber dennoch für die einzelnen Proteinmutanten in unterschiedlichem Ausmaß zu messen war (2 -10% and 40% of the WT enzyme activity). Zudem zeigten die Mutanten dieser Gruppe veränderte kinetische Eigenschaften (Vmax allein oder Vmax und Km). Dabei war die kinetische Analyse des Mutanten Asp11  Asn aufgrund der nur bei dieser Mutanten detektierbaren starken Vmax Reduktion (8.1 nmol-1 mg-1 min) und einer signifikanten Reduktion der Km (Asp11: Km=0.54 mM, WT: Km=1.3 mM), von besonderem Interesse und impliziert eine Rolle von Asp11 (D11) im zweiten Schritt der Hydrolyse des katalytischen Zyklus.rnZusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass alle in dieser Arbeit untersuchten Aminosäuren für die Phosphataseaktivität der sEH nötig sind und das aktive Zentrum der sEH Phosphatase im N-terminalen Bereich des Enzyms bilden. Weiterhin tragen diese Ergebnisse zur Aufklärung der potenziellen Rolle der untersuchten Aminosäuren bei und unterstützen die Hypothese, dass die Dephosphorylierungsreaktion in zwei Schritten abläuft. Somit ist ein kombinierter Reaktionsmechanismus, ähnlich denen anderer Enzyme der HAD Familie, für die Ausübung der Dephosphorylierungsfunktion denkbar. Diese Annahme wird gestützt durch die 3D-Struktur der N-terminalen Domäne, den Ergebnissen dieser Arbeit sowie Resultaten weiterer biochemischer Analysen. Der zweistufige Mechanismus der Dephosphorylierung beinhaltet einen nukleophilen Angriff des Substratphosphors durch das Nukleophil Asp9 (D9) des aktiven Zentrums unter Bildung eines Acylphosphat-Enzym-Zwischenprodukts, gefolgt von der anschließenden Freisetzung des dephosphorylierten Substrats. Im zweiten Schritt erfolgt die Hydrolyse des Enzym-Phosphat-Zwischenprodukts unterstützt durch Asp11 (D11), und die Freisetzung der Phosphatgruppe findet statt. Die anderen untersuchten Aminosäuren sind an der Bindung von Mg 2+ und/oder Substrat beteiligt. rnMit Hilfe dieser Arbeit konnte der katalytischen Mechanismus der sEH Phosphatase weiter aufgeklärt werden und wichtige noch zu untersuchende Fragestellungen, wie die physiologische Rolle der sEH Phosphatase, deren endogene physiologische Substrate und der genaue Funktionsmechanismus als bifunktionelles Enzym (die Kommunikation der zwei katalytischen Einheiten des Enzyms) wurden aufgezeigt und diskutiert.rn

Dialkyl (3-Aryl- 1,2,4-oxadiazol-5-yl)phosphonates: Synthesis and Thermal Behavior-Evidence for Monomeric Alkyl Metaphosphate

Dialkyl (3-aryl-l,2,4-oxadiazol-5-yl)phosphonate6sa -h have been obtained by 1,3-dipolar cycloaddition of arenenitrile oxides 5a-f to dialkyl phosphorocyanidates (4a and 4b) in yields ranging between 30% and 58%. A standardized method for obtaining cyanidates 4a and 4b has been established. The diethyl thiophosphorocyanidate (4c) is less reactive than 4a and 4b, only the 3-(4'-nitrophenyl) derivative 6i being obtainable. While the IR and NMFt spectra of 6a-i were unexceptional, their UV spectra showed evidence of conjugative interaction in high degrees between the phosphonate and heterocyclic moieties as well as a varying conjugative interaction between the heterocyclic and aryl moieties. The oxadiazoles 6a-h are thermally labile and yield trialkyl phosphates 7 as the only identifiable products. A mechanism based on the intermediacy of monomeric alkyl metaphosphate 11 in the formation of trialkyl phosphate was postulated, and supportive evidence in the form of trapping the metaphosphate with acetophenone has been obtained.