Hydrolyse assistée par micro-ondes : synthèse de cystéines a-substituées sur échelle multi-grammes; Synthèse catalytique énantiosélective d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs

Le présent mémoire est subdivisé en deux principaux sujets. Le premier porte sur le développement d’une hydrolyse de thiazolidines assistée par micro-ondes en vue d’obtenir des cystéines a-substituées. Le second est axé sur le développement d’une méthodologie pour la synthèse catalytique énantiosélective d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs. Dans un premier temps, les rôles et les utilités des acides aminés quaternaires, plus spécifiquement des cystéines a-substituées, seront abordés, puis une revue des différentes méthodes énantiosélectives pour accéder à ces unités sera effectuée. Par la suite, le développement d’une méthode rapide et efficace d’hydrolyse sous irradiation aux micro-ondes de thiazolines sera présenté. Finalement, les études menant à l’application de cette méthode à la synthèse de cystéines -substituées sur grande échelle au moyen de réacteurs en écoulement dynamique et à haut criblage seront détaillées. Dans la seconde partie, les applications ainsi que les synthèses générales des alkylidènecyclopropanes en synthèse organique seront décrites. Plus particulièrement, les applications spécifiques des alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs ainsi que leurs synthèses seront traitées de manière exhaustive. Par la suite, le développement d’une méthodologie énantiosélective catalytique pour la synthèse d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs sera présenté. L’extension de cette méthodologie à la synthèse de dérivés cyclopropanes et cyclopropènes, ainsi que l’application de réactions stéréospécifiques pour les alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs seront brièvement discutées.

Isolation and characterization of human colonic bacteria able to hydrolyse chlorogenic acid

Free hydroxycinnamates, including caffeic, ferulic and p-coumaric acids, exhibit antioxidant and anticarcinogenic properties both in vitro and in animal models. Given that the gut flora has a major role in human nutrition and health, some of the beneficial effects of phenolic acids may be ascribed to the microflora involved in metabolism.

Biochemische Charakterisierung des Exopolysaccharids von Pediococcus parvulus B399, sowie dessen Hydrolyse durch eine neue beta-1,3-Glucanase aus Delftia sp. MV01

In der vorliegenden Arbeit wurde die erste β-1,3-Glucanase aus Delftia beschrieben. Es konnte gezeigt werden, dass das Enzym unter anderem gegen das nur schwer zu hydrolysierende Exopolysaccharid aus Pediococcus parvulus wirkte. rnrnIm Einzelnen wurde zunächst das Exopolysaccharid aus Pediococcus parvulus B399 aus einem eigens zusammengestellten β-Glucan-Synthesemedium (Medium M) isoliert und gereinigt. Anschließend erfolgte eine umfassende Charakterisierung des Biopolymers. Hierzu gehörten neben der sauren Hydrolyse zur Bestimmung der Monomerzusammensetzung des Polymers, auch spektroskopische Methoden, darunter 1H und 13C-NMR. Mithilfe der NMR-Spektroskopie konnte die Struktur des Exopolysaccharids aus Pediococcus parvulus B399 bestimmt werden. Es handelte sich hierbei ebenfalls um ein β-1,3(1,2)-Glucan, wie es bereits für Pediococcus parvulus 2.6 beschrieben wurde. Darüber hinaus wurde erstmals ein ATR-FTIR-Spektrum für ein Exopolysaccharid aus Pediokokken gezeigt. Über GPC-Messungen konnte auch die molekulare Größe des β-1,3(1,2)-Glucans aus Pediococcus parvulus B399 bestimmt werden. Es wurde nachgewiesen, dass sich das Exopolysaccharid bei Anzucht in Medium M aus einer hochmolekularen Fraktion (5*106 g/mol) und vier niedermolekularen Fraktionen (347; 818; 10048 und 20836 g/mol) zusammensetzte. Neben der strukturellen Charakterisierung, wurde das Exopolysaccharid auch rheologisch untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass es sich durch seine schwach gelbildenen Eigenschaften auch zum Einsatz in der Lebensmittelindustrie als Stabilisator, Fettersatzmittel oder ähnliches eignen würde. Die erwähnte gelbildende Netzwerkstruktur konnte für das Exopolysaccharid aus Pediococcus parvulus B399 auch erstmals im AFM bestätigt werden. rnEin weiterer Teil der Arbeit umfasste ein breites Screeningverfahren nach einem geeigneten Organismus, der das Exopolysaccharid aus Pediococcus parvulus B399 effektiv hydrolysieren sollte. Aus einer Anreicherungskultur des Termitendarms (Wenzel et al., 2002), konnte Delftia sp. MV01 isoliert werden. Dieser Organismus produzierte bei Wachstum in β glucanhaltigem Medium (Exopolysaccharid aus Pediococcus parvulus B399, sowie weitere kommerziell erhältliche β-1,3-Glucane) eine Glucanase, die in folgenden Schritten konventionell gereinigt und charakterisiert wurde.

Hydrolyse des blutfibrins.

Thesis (doctoral)--

Ueber die hydrolyse pentosanhaltiger stoffe mit verdunnten saur...

Thesis (doctoral)--

Hydrolyse des hordeins.

Thesis (doctoral)--

Hydrolyse des keratins aus horn und wolle sowie des ichtylepidi...

Thesis (doctoral)--

Beitrag zur hydrolyse des natriumphenolats beim siedepunkt sein...

Thesis (doctoral)--

Hydrolyse von ammoniumsalzen in siedender wassriger losung.

Thesis (doctoral)--

Beitrag zur hydrolyse des natriumphenolats beim siedepunkt sein...

Thesis (doctoral)--

Prétraitement d'un isolat de protéines de lin par haute pression hydrostatique : impacts sur la structure protéique, l'hydrolyse enzymatique et les capacités antioxydantes des hydrolysats finaux

Les graines de lin sont des oléagineux largement cultivés au Canada. Cependant, les résidus générés suite au processus d’extraction de l’huile contiennent une importante quantité de protéines et peuvent être valorisées dans l’alimentation humaine en raison, principalement, de certaines fractions peptidiques possédant des propriétés bioactives. Dans le cadre de ce travail, l’influence des hautes pressions hydrostatiques (HPH) sur un isolat de protéines de lin a été étudiée concernant les modifications de la structure protéique, l’hydrolyse enzymatique ainsi que l’activité antioxydante des hydrolysats. Ainsi, des solutions protéiques de lin (1% m/v) ont été soumises à un traitement de HPH à 600 MPa pendant 5 et 20 minutes, à 20°C et comparés à des échantillons non-pressurisés. Deux traitements subséquents d’hydrolyse ont été effectués suite au traitement ou non de pressurisation : une première hydrolyse trypsique suivie d’une deuxième par la pronase. Dans un premier temps, la caractérisation de l’isolat protéique de lin pressurisé et non pressurisé a été réalisée par spectrofluorimétrie et par une analyse de la taille des particules afin d’étudier l’effet de la pressurisation sur les HPH la matrice protéique végétale. Par la suite, les hydrolysats protéiques ont été caractérisés par HPLC-MS et leur capacité antioxydante a été déterminée par ORAC. Les résultats ont démontré que le niveau de pressurisation et la durée du traitement ont un impact sur la structure protéique en induisant la dissociation des protéines, et la formation d’agrégats. Ceux-ci seraient occasionnés par la décompression ou créés durant l’entreposage des isolats. Suite à l’hydrolyse enzymatique des solutions protéiques pressurisées ou non par la trypsine seule et par la trypsine-pronase, les analyses chromatographiques ont révélé que la concentration de certains peptides a été modifiée lorsque la trypsine seule était utilisée après un traitement à HPH. Enfin, les HPH ont amélioré la capacité antioxydante des hydrolysats obtenus lors de l’hydrolyse trypsine-pronase comparativement au contrôle non-pressurisé.

Biochemical characterization of Aprataxin, the protein deficient in Ataxia with Oculomotor Apraxia type 1

Neurodegenerative disorders are heterogenous in nature and include a range of ataxias with oculomotor apraxia, which are characterised by a wide variety of neurological and ophthalmological features. This family includes recessive and dominant disorders. A subfamily of autosomal recessive cerebellar ataxias are characterised by defects in the cellular response to DNA damage. These include the well characterised disorders Ataxia-Telangiectasia (A-T) and Ataxia-Telangiectasia Like Disorder (A-TLD) as well as the recently identified diseases Spinocerebellar ataxia with axonal neuropathy Type 1 (SCAN1), Ataxia with Oculomotor Apraxia Type 2 (AOA2), as well as the subject of this thesis, Ataxia with Oculomotor Apraxia Type 1 (AOA1). AOA1 is caused by mutations in the APTX gene, which is located at chromosomal locus 9p13. This gene codes for the 342 amino acid protein Aprataxin. Mutations in APTX cause destabilization of Aprataxin, thus AOA1 is a result of Aprataxin deficiency. Aprataxin has three functional domains, an N-terminal Forkhead Associated (FHA) phosphoprotein interaction domain, a central Histidine Triad (HIT) nucleotide hydrolase domain and a C-terminal C2H2 zinc finger. Aprataxins FHA domain has homology to FHA domain of the DNA repair protein 5’ polynucleotide kinase 3’ phosphatase (PNKP). PNKP interacts with a range of DNA repair proteins via its FHA domain and plays a critical role in processing damaged DNA termini. The presence of this domain with a nucleotide hydrolase domain and a DNA binding motif implicated that Aprataxin may be involved in DNA repair and that AOA1 may be caused by a DNA repair deficit. This was substantiated by the interaction of Aprataxin with proteins involved in the repair of both single and double strand DNA breaks (XRay Cross-Complementing 1, XRCC4 and Poly-ADP Ribose Polymerase-1) and the hypersensitivity of AOA1 patient cell lines to single and double strand break inducing agents. At the commencement of this study little was known about the in vitro and in vivo properties of Aprataxin. Initially this study focused on generation of recombinant Aprataxin proteins to facilitate examination of the in vitro properties of Aprataxin. Using recombinant Aprataxin proteins I found that Aprataxin binds to double stranded DNA. Consistent with a role for Aprataxin as a DNA repair enzyme, this binding is not sequence specific. I also report that the HIT domain of Aprataxin hydrolyses adenosine derivatives and interestingly found that this activity is competitively inhibited by DNA. This provided initial evidence that DNA binds to the HIT domain of Aprataxin. The interaction of DNA with the nucleotide hydrolase domain of Aprataxin provided initial evidence that Aprataxin may be a DNA-processing factor. Following these studies, Aprataxin was found to hydrolyse 5’adenylated DNA, which can be generated by unscheduled ligation at DNA breaks with non-standard termini. I found that cell extracts from AOA1 patients do not have DNA-adenylate hydrolase activity indicating that Aprataxin is the only DNA-adenylate hydrolase in mammalian cells. I further characterised this activity by examining the contribution of the zinc finger and FHA domains to DNA-adenylate hydrolysis by the HIT domain. I found that deletion of the zinc finger ablated the activity of the HIT domain against adenylated DNA, indicating that the zinc finger may be required for the formation of a stable enzyme-substrate complex. Deletion of the FHA domain stimulated DNA-adenylate hydrolysis, which indicated that the activity of the HIT domain may be regulated by the FHA domain. Given that the FHA domain is involved in protein-protein interactions I propose that the activity of Aprataxins HIT domain may be regulated by proteins which interact with its FHA domain. We examined this possibility by measuring the DNA-adenylate hydrolase activity of extracts from cells deficient for the Aprataxin-interacting DNA repair proteins XRCC1 and PARP-1. XRCC1 deficiency did not affect Aprataxin activity but I found that Aprataxin is destabilized in the absence of PARP-1, resulting in a deficiency of DNA-adenylate hydrolase activity in PARP-1 knockout cells. This implies a critical role for PARP-1 in the stabilization of Aprataxin. Conversely I found that PARP-1 is destabilized in the absence of Aprataxin. PARP-1 is a central player in a number of DNA repair mechanisms and this implies that not only do AOA1 cells lack Aprataxin, they may also have defects in PARP-1 dependant cellular functions. Based on this I identified a defect in a PARP-1 dependant DNA repair mechanism in AOA1 cells. Additionally, I identified elevated levels of oxidized DNA in AOA1 cells, which is indicative of a defect in Base Excision Repair (BER). I attribute this to the reduced level of the BER protein Apurinic Endonuclease 1 (APE1) I identified in Aprataxin deficient cells. This study has identified and characterised multiple DNA repair defects in AOA1 cells, indicating that Aprataxin deficiency has far-reaching cellular consequences. Consistent with the literature, I show that Aprataxin is a nuclear protein with nucleoplasmic and nucleolar distribution. Previous studies have shown that Aprataxin interacts with the nucleolar rRNA processing factor nucleolin and that AOA1 cells appear to have a mild defect in rRNA synthesis. Given the nucleolar localization of Aprataxin I examined the protein-protein interactions of Aprataxin and found that Aprataxin interacts with a number of rRNA transcription and processing factors. Based on this and the nucleolar localization of Aprataxin I proposed that Aprataxin may have an alternative role in the nucleolus. I therefore examined the transcriptional activity of Aprataxin deficient cells using nucleotide analogue incorporation. I found that AOA1 cells do not display a defect in basal levels of RNA synthesis, however they display defective transcriptional responses to DNA damage. In summary, this thesis demonstrates that Aprataxin is a DNA repair enzyme responsible for the repair of adenylated DNA termini and that it is required for stabilization of at least two other DNA repair proteins. Thus not only do AOA1 cells have no Aprataxin protein or activity, they have additional deficiencies in PolyADP Ribose Polymerase-1 and Apurinic Endonuclease 1 dependant DNA repair mechanisms. I additionally demonstrate DNA-damage inducible transcriptional defects in AOA1 cells, indicating that Aprataxin deficiency confers a broad range of cellular defects and highlighting the complexity of the cellular response to DNA damage and the multiple defects which result from Aprataxin deficiency. My detailed characterization of the cellular consequences of Aprataxin deficiency provides an important contribution to our understanding of interlinking DNA repair processes.

Accumulation of recombinant cellobiohydrolase and endoglucanase in the leaves of mature transgenic sugar cane

A major strategic goal in making ethanol from lignocellulosic biomass a cost-competitive liquid transport fuel is to reduce the cost of production of cellulolytic enzymes that hydrolyse lignocellulosic substrates to fermentable sugars. Current production systems for these enzymes, namely microbes, are not economic. One way to substantially reduce production costs is to express cellulolytic enzymes in plants at levels that are high enough to hydrolyse lignocellulosic biomass. Sugar cane fibre (bagasse) is the most promising lignocellulosic feedstock for conversion to ethanol in the tropics and subtropics. Cellulolytic enzyme production in sugar cane will have a substantial impact on the economics of lignocellulosic ethanol production from bagasse. We therefore generated transgenic sugar cane accumulating three cellulolytic enzymes, fungal cellobiohydrolase I (CBH I), CBH II and bacterial endoglucanase (EG), in leaves using the maize PepC promoter as an alternative to maize Ubi1 for controlling transgene expression. Different subcellular targeting signals were shown to have a substantial impact on the accumulation of these enzymes; the CBHs and EG accumulated to higher levels when fused to a vacuolar-sorting determinant than to an endoplasmic reticulum-retention signal, while EG was produced in the largest amounts when fused to a chloroplast-targeting signal. These results are the first demonstration of the expression and accumulation of recombinant CBH I, CBH II and EG in sugar cane and represent a significant first step towards the optimization of cellulolytic enzyme expression in sugar cane for the economic production of lignocellulosic ethanol.

Recombinant cellulase accumulation in the leaves of mature, vegetatively propagated transgenic sugarcane

The cost of enzymes that hydrolyse lignocellulosic substrates to fermentable sugars needs to be reduced to make cellulosic ethanol a cost-competitive liquid transport fuel. Sugarcane is a perennial crop and the successful integration of cellulase transgenes into the sugarcane production system requires that transgene expression is stable in the ratoon. Herein, we compared the accumulation of recombinant fungal cellobiohydrolase I (CBH I), fungal cellobiohydrolase II (CBH II), and bacterial endoglucanase (EG) in the leaves of mature, initial transgenic sugarcane plants and their mature ratoon. Mature ratoon events containing equivalent or elevated levels of active CBH I, CBH II, and EG in the leaves were identified. Further, we have demonstrated that recombinant fungal CBH I and CBH II can resist proteolysis during sugarcane leaf senescence, while bacterial EG cannot. These results demonstrate the stability of cellulase enzyme transgene expression in transgenic sugarcane and the utility of sugarcane as a biofactory crop for production of cellulases.