Chemical synthesis, antibacterial activity and conformation of diptericin, an 82-mer peptide originally isolated from insects

The small amounts of antibacterial peptides that can be isolated from insects do not allow detailed studies of their range of activity, side-chain sugar requirements, or their conformation, factors that frequently play roles in the mode of action. In this paper, we report the solid-phase step-by-step synthesis of diptericin, an 82-mer peptide, originally isolated from Phormia terranovae. The unglycosylated peptide was purified to homogeneity by conventional reversed-phase high performance liquid chromatography, and its activity spectrum was compared to that Of synthetic unglycosylated drosocin, which shares strong sequence homology with diptericin's N-terminal domain. Diptericin appeared to have antibacterial activity:for only a limited number of Gram-negative bacteria. Diptericin's submicromolar potency against Escherichia coli strains indicated that, in a manner similar to drosocin, the presence of the carbohydrate side chain is not,necessary to kill bacteria. Neither the N-terminal, drosocin-analog fragment, nor the C-terminal, glycine-rich attacin-analog region was active against any of the bacterial strains studied, regardless of whether the Gal-GalNAc disaccharide units were attached. This suggested that the active site of diptericin fell outside the drosocin or attacin homology domains. In addition, the conformation of diptericin did not seem to play a role in the antibacterial activity, as was demonstrated by the complete lack of ordered structure by two-dimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy and circular dichroism. Diptericin completely killed bacteria within I h, considerably faster than drosocin and the attacins; unlike some other, fast-acting antibacterial peptides, diptericin did not lyse normal mammalian cells. Taken together, these data suggest diptericin does not belong to any known class of antibacterial peptides.

Activity of carvacrol against Coagulase-negative Staphylococci biofilm related infections

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Insect peptides with improved protease-resistance protect mice against bacterial infection

At a time of the emergence of drug-resistant bacterial strains, the development of antimicrobial compounds with novel mechanisms of action is of considerable interest. Perhaps the most promising among these is a family of antibacterial peptides originally isolated from insects. These were shown to act in a stereospecific manner on an as-yet unidentified target bacterial protein. One of these peptides, drosocin, is inactive in vivo due to the rapid decomposition in mammalian sera. However, another family member, pyrrhocoricin, is significantly more stable, has increased in vitro efficacy against Gram-negative bacterial strains, and if administered alone, as we show here, is devoid of in vitro or in vivo toxicity. At low doses, pyrrhocoricin protected mice against Escherichia call infection, but at a higher dose augmented the infection of compromised animals. Analogs of pyrrhocoricin were, therefore, synthesized to further improve protease resistance and reduce toxicity. A linear derivative containing unnatural amino acids at both termini showed high potency and lack of toxicity in vivo and an expanded cyclic analog displayed broad activity spectrum in vitro. The bioactive conformation of native pyrrhocoricin was determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy, and similar to drosocin, reverse turns were identified as pharmacologically important elements at the termini, bridged by an extended peptide domain. Knowledge of the primary and secondary structural requirements for in vivo activity of these peptides allows the design of novel antibacterial drug leads.

Modélisation de l'irradiance solaire totale et spectrale et applications à la chimie stratosphérique terrestre

Cette thèse présente des reconstructions de l'irradiance totale et spectrale durant les 400 dernières années à l'aide des modèles pour l'irradiance totale et l'irradiance spectrale dans l'ultraviolet développés à l'Université de Montréal. Tous deux sont basés sur la simulation de l'émergence, de la fragmentation et de l'érosion des taches solaires, qui permet d'obtenir une distribution de l'aire des taches sombres et des facules brillantes en fonction du temps. Ces deux composantes sont principalement responsables de la variation de l'irradiance sur l'échelle de temps de la décennie, qui peut être calculée en sommant leur émissivité à celle de la photosphère inactive. La version améliorée du modèle d'irradiance solaire spectrale MOCASSIM inclut une extension de son domaine spectral entre 150 et 400 nm ainsi que de son domaine temporel, débutant originalement en 1874 et couvrant maintenant la période débutant en 1610 jusqu'au présent. Cela permet de reconstruire le spectre ultraviolet durant le minimum de Maunder et de le comparer à celui du minimum de 2009. Les conclusions tirées de cette étude spécifient que l'émissivité dans l'ultraviolet était plus élevée en 2009 que durant le minimum de Maunder, que le niveau de base de la photosphère non magnétisée contribuait pour environ les deux tiers de cette différence et que les structures magnétiques restantes étaient responsables pour le tiers restant. Le modèle d'irradiance totale a vu son domaine temporel étendu sur la même période et une composante représentant le réseau magnétique de façon réaliste y a été ajoutée. Il a été démontré que les observations des 30 dernières années ne sont bien reproduites qu'en incluant la composante du Soleil non magnétisé variable à long terme. Le processus d'optimisation des paramètres libres du modèle a été effectué en minimisant le carré de la somme de l'écart journalier entre les résultats des calculs et les données observées. Les trois composites disponibles, soit celui du PMOD (Physikalisch Meteorologisches Observatorium Davos), d'ACRIM (ACtive Radiometer Irradiance Monitor) et du IRMB (Institut Royal Météorologique de Belgique), ne sont pas en accord entre eux, en particulier au niveau des minima du cycle d'activité, et le modèle permet seulement de reproduire celui du PMOD avec exactitude lorsque la composante variable à long terme est proportionnelle au flux radio à 10.7 cm. Toutefois, en utilisant des polynômes de Lagrange pour représenter la variation du Soleil inactif, l'accord est amélioré pour les trois composites durant les minima, bien que les relations entre le niveau minimal de l'irradiance et la longueur du cycle précédent varient d'un cas à l'autre. Les résultats obtenus avec le modèle d'irradiance spectrale ont été utilisés dans une étude d'intercomparaison de la réponse de la photochimie stratosphérique à différentes représentations du spectre solaire. Les simulations en mode transitoire d'une durée de 10 jours ont été effectuées avec un spectre solaire constant correspondant soit à une période d'activité minimale ou à une période d'activité maximale. Ceci a permis d'évaluer la réponse de la concentration d'ozone à la variabilité solaire au cours d'un cycle et la différence entre deux minima. En plus de ceux de MOCASSIM, les spectres produits par deux modèles ont été utilisés (NRLSSI et MGNM) ainsi que les données de SIM et SOLSTICE/SORCE. La variabilité spectrale de chacun a été extraite et multipliée à un spectre de base représentant le minimum d'activité afin de simuler le spectre au maximum d'activité. Cela a été effectué dans le but d'isoler l'effet de la variabilité seule et d'exclure celui de la valeur absolue du spectre. La variabilité spectrale d'amplitude relativement élevée des observations de SORCE n'a pas provoqué l'inversion de la réponse de l'ozone à hautes altitudes obtenues par d'autres études, ce qui peut être expliqué par la nature même du modèle utilisé ainsi que par sa limite supérieure en altitude. Finalement, la réponse de l'ozone semble être à peu près proportionnelle à la variabilité de l'intégrale du flux pour lambda<241 nm. La comparaison des concentrations d'ozone obtenues avec les spectres originaux au minimum d'activité démontre que leur différence est du même ordre de grandeur que la variabilité entre le minimum et le maximum d'un cycle typique. Le problème du choix de la reconstruction de l'irradiance à utiliser pour les simulations climatiques dans le passé demeure non résolu.

Préconditionnement ischémique et exercice : de la réadaptation à la performance

La pratique d’activité physique fait partie intégrante des recommandations médicales pour prévenir et traiter les maladies coronariennes. Suivant un programme d’entraînement structuré, serait-il possible d’améliorer la réponse à l’exercice tout en offrant une protection cardiaque au patient? C’est ce que semblent démontrer certaines études sur le préconditionnement ischémique (PCI) induit par un test d’effort maximal. Les mêmes mécanismes physiologiques induits par le PCI sont également observés lorsqu’un brassard est utilisé pour créer des cycles d’ischémie/reperfusion sur un muscle squelettique. Cette méthode est connue sous l’appellation : préconditionnement ischémique à distance (PCID). À l’autre extrémité du spectre de l’activité physique, des sportifs ont utilisé le PCDI durant leur échauffement afin d’améliorer leurs performances. C’est dans l’objectif d’étudier ces prémisses que se sont construits les projets de recherches suivants. La première étude porte sur les effets du PCID sur des efforts supra maximaux de courte durée. Les sujets (N=16) ont exécuté un test alactique (6 * 6 sec. supra maximales) suivi d’un test lactique (30 secondes supra maximales) sur ergocycle. Les sujets avaient été aléatoirement assignés à une intervention PCID ou à une intervention contrôle (CON) avant d’entreprendre les efforts. La procédure PCID consiste à effectuer quatre cycles d’ischémie de cinq minutes à l’aide d’un brassard insufflé à 50 mm Hg de plus que la pression artérielle systolique sur le bras. Les résultats de ce projet démontrent que l’intervention PCID n’a pas d’effets significatifs sur l’amélioration de performance provenant classiquement du « système anaérobie », malgré une légère hausse de la puissance maximal en faveur du PCID sur le test de Wingate de trente secondes (795 W vs 777 W) et sur le test de force-vitesse de six secondes (856 W vs 847 W). Le deuxième essai clinique avait pour objectif d’étudier les effets du PCID, selon la méthode élaborée dans le premier projet, lors d’un effort modéré de huit minutes (75 % du seuil ventilatoire) et un effort intense de huit minutes (115 % du seuil ventilatoire) sur les cinétiques de consommation d’oxygène. Nos résultats démontrent une accélération significative des cinétiques de consommation d’oxygène lors de l’intervention PCID par rapport au CON aux deux intensités d’effort (valeur de τ1 à effort modéré : 27,2 ± 4,6 secondes par rapport à 33,7 ± 6,2, p < 0,01 et intense : 29,9 ± 4,9 secondes par rapport à 33,5 ± 4,1, p < 0,001) chez les sportifs amateurs (N=15). Cela se traduit par une réduction du déficit d’oxygène en début d’effort et une atteinte plus rapide de l’état stable. Le troisième projet consistait à effectuer une revue systématique et une méta-analyse sur la thématique du préconditionnement ischémique (PCI) induit par un test d’effort chez les patients coronariens utilisant les variables provenant de l’électrocardiogramme et des paramètres d’un test d’effort. Notre recherche bibliographique a identifié 309 articles, dont 34 qui ont été inclus dans la méta-analyse, qui représente un lot de 1 053 patients. Nos analyses statistiques démontrent que dans un effort subséquent, les patients augmentent leur temps avant d’atteindre 1 mm de sous-décalage du segment ST de 91 secondes (p < 0,001); le sous-décalage maximal diminue de 0,38 mm (p < 0,01); le double produit à 1 mm de sous-décalage du segment ST augmente de 1,80 x 103 mm Hg (p < 0,001) et le temps total d’effort augmente de 50 secondes (p < 0,001). Nos projets de recherches ont favorisé l’avancement des connaissances en sciences de l’activité physique quant à l’utilisation d’un brassard comme stimulus au PCID avant un effort physique. Nous avons évalué l’effet du PCID sur différentes voies métaboliques à l’effort pour conclure que la méthode pourrait accélérer les cinétiques de consommation d’oxygène et ainsi réduire la plage du déficit d’oxygène. Nos découvertes apportent donc un éclaircissement quant à l’amélioration des performances de type contre-la-montre étudié par d’autres auteurs. De plus, nous avons établi des paramètres cliniques permettant d’évaluer le PCI induit par un test d’effort chez les patients coronariens.

Sistemas nanoestruturados estabilizados com álcool cetílico etoxilado e propoxilado contendo óleo de copaíba e fluconazol potencialmente ativo contra dermatomicoses

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A critical review of analytical methods for determination of ertapenem sodium

Antimicrobials have unquestionable importance in the control of many diseases; however the constant concern with evolution of resistant microorganisms is increasing. The ertapenem sodium is a β-lactam antibiotic of the carbapenem class, which it has a broader activity spectrum than most other β-lactam antimicrobials, and is more resistant to the enzyme β-lactamase, which is the main mechanism of resistance of many bacteria. The progress of microbial resistance to existing antibiotics is alarming. Thus we need to preserve antimicrobials that still have activity against these pathogens. In this context, the quality control has a key role to ensure the correct dosage, by contributing preventively to minimize the development of resistant microorganisms. Study of the physicochemical characteristics of the drug and the quantification of the content of active substance are of fundamental importance for the pharmaceutical industry to ensure the quality of the product sold. This work presents a literature survey of existing methods for ertapenem sodium quantification which was performed. Ertapenem sodium can be analyzed by many types of assays; however the HPLC is the most used method. This review will examine the published analytical methods reported for determination of ertapenem sodium, in biological fluids and formulations.

Phenols and aromatic amines as thermal stabilizers in polyolefin processing

Scavenging of C- and O-centered free radicals is mandatory in processing stabilization of polypropylene. Phenolic antioxidants act principally as O-radical scavengers only. Aromatic amines, N,N'-disubstituted 1,4-phenylenediamines (PD) and 4,4'disubstituted diphenylamines (DPA), scavenge both C- and O-centered radicals and have consequently a broader activity spectrum. PD cannot be used, however, in polypropylene because of formation of strongly discoloring and staining sacrificial transformation products. Such products formed from DPA have even more discoloring properties. A good processing stability and acceptable extent of discoloration can be achieved by blends of phenols with 4,4'-di-tert.octyl DPA. The effect is considered as a beneficial cooperation between the two chain-breaking antioxidants involving interactions with amine-based transformation products.

Ocular distribution, spectrum of activity, and in vivo viral neutralization of a fully humanized anti-herpes simplex virus IgG Fab fragment following topical application.

Herpes simplex ocular infection is a major cause of corneal blindness. Local antiviral treatments exist but are associated with corneal toxicity, and resistance has become an issue. We evaluated the biodistribution and efficacy of a humanized anti-herpes simplex virus (anti-HSV) IgG FAb fragment (AC-8; 53 kDa) following repeated topical administration. AC-8 was found in the corneal epithelium, anterior stroma, subepithelial stromal cells, and retinal glial cells, with preferential entry through the ocular limbus. AC-8 was active against 13 different strains of HSV-1, with 50% and 90% mean effective concentrations (MEC(50) and MEC(90), respectively) ranging from 0.03 to 0.13 μg/ml, indicating broad-spectrum activity. The in vivo efficacy of AC-8 was evaluated in a mouse model of herpes-induced ocular disease. Treatment with low-dose AC-8 (1 mg/ml) slightly reduced the ocular disease scores. A greater reduction of the disease scores was observed in the 10-mg/ml AC-8-treated group, but not as much as with trifluridine (TFT). AC-8 treatment reduced viral titers but less than trifluridine. AC-8 did not display any toxicity to the cornea or other structures in the eye. In summary, topical instillation of an anti-HSV FAb can be used on both intact and ulcerated corneas. It is well tolerated and does not alter reepithelialization. Further studies to improve the antiviral effect are needed for AC-8 to be considered for therapeutic use.

In vitro activity of fosfomycin against extended-spectrum-beta-lactamase-producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae: comparison of susceptibility testing procedures

The agar dilution, broth microdilution, and disk diffusion methods were compared to determine the in vitro susceptibility of 428 extended-spectrum-beta-lactamase (ESBL)-producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae to fosfomycin. Fosfomycin showed very high activity against all ESBL-producing strains. Excellent agreement between the three susceptibility methods was found for E. coli, whereas marked discrepancies were observed for K. pneumoniae.

Unique spectrum of activity of prosimian TRIM5alpha against exogenous and endogenous retroviruses.

Lentiviruses, the genus of retrovirus that includes HIV-1, rarely endogenize. Some lemurs uniquely possess an endogenous lentivirus called PSIV ("prosimian immunodeficiency virus"). Thus, lemurs provide the opportunity to study the activity of host defense factors, such as TRIM5α, in the setting of germ line invasion. We characterized the activities of TRIM5α proteins from two distant lemurs against exogenous retroviruses and a chimeric PSIV. TRIM5α from gray mouse lemur, which carries PSIV in its genome, exhibited the narrowest restriction activity. One allelic variant of gray mouse lemur TRIM5α restricted only N-tropic murine leukemia virus (N-MLV), while a second variant restricted N-MLV and, uniquely, B-tropic MLV (B-MLV); both variants poorly blocked PSIV. In contrast, TRIM5α from ring-tailed lemur, which does not contain PSIV in its genome, revealed one of the broadest antiviral activities reported to date against lentiviruses, including PSIV. Investigation into the antiviral specificity of ring-tailed lemur TRIM5α demonstrated a major contribution of a 32-amino-acid expansion in variable region 2 (v2) of the B30.2/SPRY domain to the breadth of restriction. Data on lemur TRIM5α and the prediction of ancestral simian sequences hint at an evolutionary scenario where antiretroviral specificity is prominently defined by the lineage-specific expansion of the variable loops of B30.2/SPRY.

Association of car ownership and physical activity across the spectrum of human development : Modeling the Epidemiologic Transition Study (METS).

BACKGROUND: Variations in physical activity (PA) across nations may be driven by socioeconomic position. As national incomes increase, car ownership becomes within reach of more individuals. This report characterizes associations between car ownership and PA in African-origin populations across 5 sites at different levels of economic development and with different transportation infrastructures: US, Seychelles, Jamaica, South Africa, and Ghana. METHODS: Twenty-five hundred adults, ages 25-45, were enrolled in the study. A total of 2,101 subjects had valid accelerometer-based PA measures (reported as average daily duration of moderate to vigorous PA, MVPA) and complete socioeconomic information. Our primary exposure of interest was whether the household owned a car. We adjusted for socioeconomic position using household income and ownership of common goods. RESULTS: Overall, PA levels did not vary largely between sites, with highest levels in South Africa, lowest in the US. Across all sites, greater PA was consistently associated with male gender, fewer years of education, manual occupations, lower income, and owning fewer material goods. We found heterogeneity across sites in car ownership: after adjustment for confounders, car owners in the US had 24.3 fewer minutes of MVPA compared to non-car owners in the US (20.7 vs. 45.1 minutes/day of MVPA); in the non-US sites, car-owners had an average of 9.7 fewer minutes of MVPA than non-car owners (24.9 vs. 34.6 minutes/day of MVPA). CONCLUSIONS: PA levels are similar across all study sites except Jamaica, despite very different levels of socioeconomic development. Not owning a car in the US is associated with especially high levels of MVPA. As car ownership becomes prevalent in the developing world, strategies to promote alternative forms of active transit may become important.

Membrane interaction of a new synthetic antimicrobial lipopetide sp-85 with broad spectrum activity

Antimicrobial peptides offer a new class of therapeutic agents to which bacteria may not be able todevelop genetic resistance, since their main activity is in the lipid component of the bacterial cell mem-brane. We have developed a series of synthetic cationic cyclic lipopeptides based on natural polymyxin,and in this work we explore the interaction of sp-85, an analog that contains a C12 fatty acid at theN-terminus and two residues of arginine. This analog has been selected from its broad spectrum antibac-terial activity in the micromolar range, and it has a disruptive action on the cytoplasmic membrane ofbacteria, as demonstrated by TEM. In order to obtain information on the interaction of this analog withmembrane lipids, we have obtained thermodynamic parameters from mixed monolayers prepared withPOPG and POPE/POPG (molar ratio 6:4), as models of Gram positive and Gram negative bacteria, respec-tively. LangmuirBlodgett films have been extracted on glass plates and observed by confocal microscopy,and images are consistent with a strong destabilizing effect on the membrane organization induced bysp-85. The effect of sp-85 on the membrane is confirmed with unilamelar lipid vesicles of the same com-position, where biophysical experiments based on fluorescence are indicative of membrane fusion andpermeabilization starting at very low concentrations of peptide and only if anionic lipids are present.Overall, results described here provide strong evidence that the mode of action of sp-85 is the alterationof the bacterial membrane permeability barrier.