Dipolar cross-correlation effects in the nuclear overhauser experiments of weakly and strongly coupled spins

The effect of dipolar cross correlation in 1H---1H nuclear Overhauser effect experiments is investigated by detailed calculation in an ABX spin system. It is found that in weakly coupled spin systems, the cross-correlation effects are limited to single-quantum transition probabilities and decrease in magnitude as ωτc increases. Strong coupling, however, mixes the states and the cross correlations affect the zero-quantum and double-quantum transition probabilities as well. The effect of cross correlation in steady-state and transient NOE experiments is studied as a function of strong coupling and ωτc. The results for steady-state NOE experiments are calculated analytically and those for transient NOE experiments are calculated numerically. The NOE values for the A and B spins have been calculated by assuming nonselective perturbation of all the transitions of the X spin. A significant effect of cross correlation is found in transient NOE experiments of weakly as well as strongly coupled spins when the multiplets are resolved. Cross correlation manifests itself largely as a multiplet effect in the transient NOE of weakly coupled spins for nonselective perturbation of all X transitions. This effect disappears for a measuring pulse of 90° or when the multiplets are not resolved. For steady-state experiments, the effect of cross correlation is analytically zero for weakly coupled spins and small for strongly coupled spins.

Conformations of dehydrophenylalanyl containing peptides. Nuclear Overhauser effect study of two acyclic

Two isomeric, acyclic tetrapeptides containing a Z-dehydrophenylalanine residue (Δz-Phe) at position 2 or 3, Boc-Leu-Ala-Δz-Phe-Leu-OMe (1) and Boc-Leu-Δz-Phe-Ala-Leu-OMe (2), have been synthesized and their solution conformations investigated by 270MHz 1H n.m.r. spectroscopy. In peptide 1 the Leu(4) NH group appears to be partially shielded from solvent, while in peptide 2 both Ala(3) and Leu(4) NH groups show limited solvent accessibility. Extensive difference nuclear Overhauser effect (n.O.e.) studies establish the occurrence of several diagnostic inter-residue n.O.e.s (CαjH ⇆ Ni+1H and NiH ⇆ Ni+1H) between backbone protons. The simultaneous observation of “mutually exclusive” n.O.e.s suggests the presence of multiple solution conformations for both peptides. In peptide 1 the n.O.e. data are consistent with a dynamic equilibrium between an -Ala-Δz-Phe- Type II β-turn structure and a second species with Δz-Phe adopting a partially extended conformation with Ψ values of ± 100° to ± 150°. In peptide 2 the results are compatible with an equilibrium between a highly folded consecutive β-turn structure for the -Leu-Δz-Phe-Ala- segment and an almost completely extended conformation.

The steady state nuclear Overhauser effect revisited

The steady state of a two spin system coupled to an isotropic environment and to each other through a dipolar interaction and under irradiation by a monochromatic, circularly polarized radio frequency field is determined ab initio using thermodynamic arguments. This steady state is used to describe the well known nuclear Overhauser effect in liquids. The steady state is also derived from the Solomon-Bloch set of equations used to describe the driven spin. It is shown that in the limit of weak driving, the two solutions coincide. (C) 1999 American Institute of Physics. [S0021-9606(99)71210-9].

Effect of lanthanum ions on tRNA(Phe) structure: Imino proton NMR spectroscopy

The effect of lanthanum ions on the structural and conformational change of yeast tRNA(Phe) was studied by H-1 NMR. The results suggest that the tertiary base pair (G-15)(C-48), which was located in the terminal in the augmented dihydrouridine helix (D-helix), was markedly affected by adding La3+ and shifted 0.33 downfield. Based pair (U-8)(A-14), which is associated with a tertiary interaction, links the base of the acceptor stem to the D-stem and anchors the elbow of the L structure, shifted 0.20 upfield. Another imino proton that may be affected by La3+ in tRNA(Phe) is the tertiary base pair (G-19)(C-56). The assignment of this resonance is tentative since it is located in the region of highly overlapping resonances between 12.6 and 12.2. This base pair helps to anchor the D-loop to the T psi C loop.

Clustering of rare earth in glasses, aluminum effect: experiments and modeling

Luminescent spectra of Eu3+-doped sol-gel glasses have been analyzed during the densification process and compared according to the presence or not of aluminum as a codoping ion. A transition temperature from hydrated to dehydroxyled environments has been found different for doped and codoped samples. However, only slight modifications have been displayed from luminescence measurements beyond this transition. To support the experimental analysis, molecular dynamics simulations have been performed to model the doped and codoped glass structures. Despite no evidence of rare earth clustering reduction due to aluminum has been found, the modeled structures have shown that the luminescent ions are mainly located in aluminum-rich domains. The synthesis of both experimental and numerical analyses has lead us to interpret the aluminum effect as responsible for differences in structure of the luminescent sites rather than for an effective dispersion of the rare earth ions. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

The correlation of indentation size effect experiments with pyramidal and spherical indenters

Experiments were conducted in annealed iridium using pyramidal and spherical indenters over a wide range of load. For a Berkovich pyramidal indenter, the hardness increased with decreasing depth of penetration. However, for spherical indenters, hardness increased with decreasing sphere radius. Based on the number of geometrically necessary dislocations generated during indentation, a theory that takes into account the work hardening differences between pyramidal and spherical indenters is developed to correlate the indentation size effects measured with the two indenters. The experimental results verify the theoretical correlation.

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)].

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.

Transformações organocatalíticas e mediadas por metais de transição na síntese de novos heterociclos nitrogenados e ciclo-hexanos

Nas últimas décadas a quiralidade tornou-se essencial na conceção, descoberta, desenvolvimento e comercialização de novos medicamentos. A importância da quiralidade na eficácia e segurança dos fármacos tem sido globalmente reconhecida tanto pelas indústrias farmacêuticas como pelas agências reguladoras de todo o mundo. De forma a produzir eficazmente medicamentos seguros e dar resposta à demanda da indústria de compostos enantiomericamente puros, a pesquisa de novos métodos de síntese assimétrica, assim como o desenvolvimento estratégico dos métodos já disponíveis tem sido um dos principais objetos de estudo de diversos grupos de investigação tanto na academia como na indústria farmacêutica No primeiro capítulo desta dissertação são introduzidos alguns dos conceitos fundamentais associados à síntese de moléculas quirais e descritas algumas das estratégias que podem ser utilizadas na sua síntese. Apresenta-se ainda uma breve revisão bibliográfica acerca dos antecedentes do grupo de investigação e sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese e transformações de compostos do tipo (E,E)-cinamilidenoacetofenona. O segundo capítulo centra-se na adição de Michael enantiosseletiva de diversos nucleófilos a derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona. Inicialmente descreve-se a síntese de derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona através de uma condensação aldólica de acetofenonas e cinamaldeídos apropriadamente substituídos. Estes derivados são posteriormente utilizados como substratos na adição de Michael enantiosseletiva de três diferentes nucleófilos: nitrometano, malononitrilo e 2-[(difenilmetileno)amino]acetato de metilo. Nestas reações são utilizados diferentes organocatalisadores de forma a induzir enantiosseletividade nos aductos de Michael para serem utilizados na síntese de compostos com potencial interesse terapêutico. É descrita ainda uma nova metodologia de síntese de Δ1-pirrolinas através de um procedimento one-pot de redução/ciclização/desidratação mediada por ferro na presença de ácido acético de (R,E)-1,5-diaril-3-(nitrometil)pent-4-en-1-onas com bons rendimentos e excelentes excessos enantioméricos. O terceiro capítulo centra-se no estabelecimento de novas rotas de síntese e transformação de derivados do ciclo-hexano. Após uma breve revisão bibliográfica, são descritas três metodologias enantiosseletivas distintas, sendo que a primeira envolve a utilização de organocatalisadores e catalisadores de transferência de fase derivados de alcaloides cinchona. Os derivados do ciclo-hexano foram obtidos a partir da reação entre as (E,E)-cinamilidenoacetofenonas e o malononitrilo com bons rendimentos, mas baixas enantiosseletividades independentemente do catalisador utilizado. De forma a contornar este problema e uma vez que a formação do derivado do ciclo-hexano envolve inicialmente a formação in-situ do aducto de Michael, a segunda e terceira metodologias de síntese envolvem a utilização dos aductos de Michael enantiomericamente puros preparados no segundo capítulo. Assim, a reação do (S,E)-2-(1,5-diaril-1-oxopent-4-en-3-il)malononitrilo com os derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona organocatalisada pela hidroquinina permitiu obter os compostos pretendidos com excelentes excessos enantioméricos. A utilização de um catalisador de transferência de fase não foi tão eficiente em termos de enantiosseletividades obtidas na reação entre as (R,E)-1,5-diaril-3-(nitrometil)pent-4-en-1-onas e os derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona, apesar de estes terem sido obtidos em bons rendimentos. A preparação destes derivados levou ainda à idealização de uma nova metodologia de síntese de análogos do ácido γ-aminobutírico (GABA) devido à presença de um grupo nitro em posição gama relativamente a um grupo carboxílico. No entanto, apesar de terem sido testadas várias metodologias, não foi possível obter os compostos pretendidos. No quarto capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica acerca da ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de derivados de di-hidro- e tetra-hidropiridinas, assim como um enquadramento teórico acerca das reações pericíclicas utilizadas na síntese dos compostos pretendidos. Inicialmente é descrita a preparação de N-sulfonilazatrienos substituídos através da condensação direta de derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona e sulfonamidas. Estes compostos são posteriormente utilizados na síntese de derivados de 1,2-di-hidropiridinas através de uma aza-eletrociclização-6π por duas metodologias distintas: utilização de organocatalisadores quirais e utilização de complexos metálicos de bisoxazolinas. Na síntese das tetra-hidropiridinas os N-sulfonilazatrienos são utilizados como dienos e o étoxi-eteno como dienófilo numa reação hetero-Diels-Alder inversa utilizando também os complexos metálicos de bisoxazolinas como catalisadores. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados estruturalmente recorrendo a estudos de espetroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espetros de 1H e 13C e estudos bidimensionais de correlação espetroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efetuados, sempre que possível, espetros de massa (EM) e análises elementares ou espetros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os novos compostos sintetizados.

Non-classical inhibitors of dihydrofolate reductase

This thesis comprises two main objectives. The first objective involved the stereochemical studies of chiral 4,6-diamino-1-aryl-1,2-dihydro-s-triazines and an investigation on how the different conformations of these stereoisomers may affect their binding affinity to the enzyme dihydrofolate reductase (DHFR). The ortho-substituted 1-aryl-1,2-dihydro-s-triazines were synthesised by the three component method. An ortho-substitution at the C6' position was observed when meta-azidocycloguanil was decomposed in acid. The ortho-substituent restricts free rotation and this gives rise to atropisomerism. Ortho-substituted 4,6-diamino-1-aryl-2-ethyl-1,2-dihydro-2-methyl-s-triazine contains two elements of chirality and therefore exists as four stereoisomers: (S,aR), (R,aS), (R,aR) and (S,aS). The energy barriers to rotation of these compounds were calculated by a semi-empirical molecular orbital program called MOPAC and they were found to be in excess of 23 kcal/mol. The diastereoisomers were resolved and enriched by C18 reversed phase h.p.l.c. Nuclear overhauser effect experiments revealed that (S,aR) and (R,aS) were the more stable pair of stereoisomers and therefore existed as the major component. The minor diastereoisomers showed greater binding affinity for the rat liver DHFR in in vitro assay. The second objective entailed the investigation into the possibility of retaining DHFR inhibitory activity by replacing the classical diamino heterocyclic moiety with an amidinyl group. 4-Benzylamino-3-nitro-N,N-dimethyl-phenylamidine was synthesised in two steps. One of the two phenylamidines indicated weak inhibition against the rat liver DHFR. This weak activity may be due to the failure of the inhibitor molecule to form strong hydrogen bonds with residue Glu-30 at the active site of the enzyme.

Analysis of short interproton distances in proline peptides as a guide in the interpretation of nuclear overhauser effects

The conformational dependence of interproton distances in model proline peptides has been investigated in order to facilitate interpretation of the results of Nuclear Overhauser Effect (NOE) studies on such peptides. For this purpose two model systems, namely, Ac-Pro-NHMe and Ac-Pro-X-NHMe have been chosen and used. In the former, short interproton distances detectable in NOE experiments permit a clear distinction between conformations with Pro ψ = -300 (helical region) and those in which ψ is around 1200 (polyproline region). For the latter, the variation of distances between the protons of methyl amide and the Pro ring have been studied by superimposing on the Ramachandran map in the (φ3, ψ3) plane. The results show that β-turns and non-β-turn conformations can be readily distinguished from NOE data and such long range NOEs should be detectable for specific non-β-turn conformations. NOEs involving Cβ and Cγ protons are particularly sensitive to the state of pyrrolidine ring puckering.

Structural Insights into the acyl-intermediates of plasmodium falciparum fatty acid synthesis pathway; the mechanism of expansion of acyl carrier protein core

Acyl carrier protein (ACP) plays a central role in fatty acid biosynthesis. However, the molecular machinery that mediates its function is not yet fully understood. Therefore, structural studies were carried out on the acyl-ACP intermediates of Plasmodium falciparum using NMR as a spectroscopic probe. Chemical shift perturbation studies put forth a new picture of the interaction of ACP molecule with the acyl chain, namely, the hydrophobic core can protect up to 12 carbon units, and additional carbons protrude out from the top of the hydrophobic cavity. The latter hypothesis stems from chemical shift changes observed in C-alpha and C-beta of Ser-37 in tetradecanoyl-ACP. C-13, N-15-Double-filtered nuclear Overhauser effect (NOE) spectroscopy experiments further substantiate the concept; in octanoyl (C-8)- and dodecanoyl (C-12)-ACP, a long range NOE is observed within the phosphopantetheine arm, suggesting an arch-like conformation. This NOE is nearly invisible in tetradecanoyl (C-14)-ACP, indicating a change in conformation of the prosthetic group. Furthermore, the present study provides insights into the molecular mechanism of ACP expansion, as revealed from a unique side chain-to-backbone hydrogen bond between two fairly conserved residues, Ile-55 HN and Glu-48 O. The backbone amide of Ile-55 HN reports a pK(a) value for the carboxylate, similar to 1.9 pH units higher than model compound value, suggesting strong electrostatic repulsion between helix II and helix III. Charge-charge repulsion between the helices in combination with thrust from inside due to acyl chain would energetically favor the separation of the two helices. Helix III has fewer structural restraints and, hence, undergoes major conformational change without altering the overall-fold of P. falciparum ACP.

Simultaneous observation of positive and negative nuclear Overhauser effects in oligopeptides due to segmental motio

Nuclear Overhauser effect (NOE) studies of the symmetrical cystine peptides (Formula: see text) (n = 1-3) in dimethylsulfoxide, have resulted in the simultaneous observation of both positive and negative NOEs. Positive NOEs are observed on the Trp C2H and C4H protons of the indole ring upon irradiation of Trp C alpha H and C beta H2 resonances in the peptides where n = 1 and 2. Negative NOEs are observed between backbone NH and C alpha H protons. The magnitudes of the observed NOEs are sensitive to changes in molecular size and solvent viscosity. The results demonstrate that NOEs may be a useful probe of sidechain segmental motion in oligopeptides.

Structural Insights into the Acyl Intermediates of the Plasmodium falciparum Fatty Acid Synthesis Pathway THE MECHANISM OF EXPANSION OF THE ACYL CARRIER PROTEIN CORE

Acyl carrier protein (ACP) plays a central role in fatty acid biosynthesis. However, the molecular machinery that mediates its function is not yet fully understood. Therefore, structural studies were carried out on the acyl-ACP intermediates of Plasmodium falciparum using NMR as a spectroscopic probe. Chemical shift perturbation studies put forth a new picture of the interaction of ACP molecule with the acyl chain, namely, the hydrophobic core can protect up to 12 carbon units, and additional carbons protrude out from the top of the hydrophobic cavity. The latter hypothesis stems from chemical shift changes observed in C-alpha and C-beta of Ser-37 in tetradecanoyl-ACP. C-13, N-15-Double-filtered nuclear Overhauser effect (NOE) spectroscopy experiments further substantiate the concept; in octanoyl (C-8)- and dodecanoyl (C-12)-ACP, a long range NOE is observed within the phosphopantetheine arm, suggesting an arch-like conformation. This NOE is nearly invisible in tetradecanoyl (C-14)-ACP, indicating a change in conformation of the prosthetic group. Furthermore, the present study provides insights into the molecular mechanism of ACP expansion, as revealed from a unique side chain-to-backbone hydrogen bond between two fairly conserved residues, Ile-55 HN and Glu-48 O. The backbone amide of Ile-55 HN reports a pK(a) value for the carboxylate, similar to 1.9 pH units higher than model compound value, suggesting strong electrostatic repulsion between helix II and helix III. Charge-charge repulsion between the helices in combination with thrust from inside due to acyl chain would energetically favor the separation of the two helices. Helix III has fewer structural restraints and, hence, undergoes major conformational change without altering the overall-fold of P. falciparum ACP.

Chain folding and A:T pairing in human telomeric DNA: a model-building and molecular dynamics study

The various types of chain folding and possible intraloop as well as interloop base pairing in human telomeric DNA containing d(TTAG(3)) repeats have been investigated by model-building, molecular mechanics, and molecular dynamics techniques. Model-building and molecular mechanics studies indicate that it is possible to build a variety of energetically favorable folded-back structures with the two TTA loops on same side and the 5' end thymines in the two loops forming TATA tetrads involving a number of different intraloop as well as interloop A:T pairing schemes. In these folded-back structures, although both intraloop and interloop Watson-Crick pairing is feasible, no structure is possible with interloop Hoogsteen pairing. MD studies of representative structures indicate that the guanine-tetraplex stem is very rigid and, while the loop regions are relatively much more flexible, most of the hydrogen bonds remain intact throughout the 350-ps in vacuo simulation. The various possible TTA loop structures, although they are energetically similar, have characteristic inter proton distances, which could give rise to unique cross-peaks in two-dimensional nuclear Overhauser effect spectroscopy (NOESY) experiments. These folded-back structures with A:T pairings in the loop region help in rationalizing the data from chemical probing and other biochemical studies on human telomeric DNA.